ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Потери тока на выделение водорода при электролизе из "Производство хлора а каустической соды методом электролиза с ртутном катодом" Выделение водорода на амальгамном электроде при электролизе нежелательно так как, во-первых, ток расходуется на выделение побочного продукта и, во-вторых, примесь водорода загрязняет хлор, затрудняя его дальнейшее использование, а по достижении взрывоопасной концентрации Иг это может привести к серьезным нарушениям технологического процесса. Поэтому в производственных условиях естественно стремление к минимальному выделению водорода в электролизерах. [c.53] Как следует из приведенных выше данных о перенапряжении водорода на амальгаме натрия и о влиянии примесей на кинетику разряда водорода, выделение водорода при электролизе в очень чистых условиях должно быть практически незаметным. Такой чистоты можно достигнуть в лабораторных условиях, при этом удается получить хлор, содержащий лишь около сотых долей процента водорода [274]. Уменьшение содержания водорода в хлоре до количеств, не определяемых непосредственно газовым анализом, возможно и не в очень чистых условиях, но при добавлении к рассолу поверхностно-активных веществ, ингибирующих реакцию разряда водорода на катоде. [c.54] В табл. 12 приведены данные, полученные 3. Л. Клица на модели горизонтального электролизера при изменении концентрации амальгамы от 0,003 до 0,03%. [c.54] Учитывая трудность получения строго воспроизводимых результатов по кинетике разряда водорода, можно считать, что плотность тока разряда водорода, наблюдаемая в опытах (см. табл. 12), остается примерно постоянной, независимо от ее общего значения и роста температуры, сопровождающего повышение плотности тока в этих опытах. [c.54] В промышленных ваннах в начальный период их работы уменьшение содержания водорода с увеличением плотности тока всегда закономерно. В среднем же за время работы ванны этот эффект нивелируется в результате того, что с ростом плотности тока увеличивается количество отлагающихся в ванне загрязнений, вызывающих усиление выделения водорода. В производственных условиях ванны очищают по достижении некоторого предельного содержания водорода в хлоре. Таким образом, эффект понижения содержания водорода в хлоре с ростом плотности тока используется косвенно (сокращается число чисток ванн на единицу продукции). [c.55] Концентрация амальгамы в лабораторном электролизере может изменяться также в результате изменения времени электролиза для определенного количества ртути, залитой в электролизер. Очевидно, что в обоих случаях наряду с изменением концентрации амальгамы изменяется и время пребывания ее в электролизере, что приводит к накоплению примесей на катоде. Поэтому в опытах, описанных выше, получают неправильные результаты, отражающие влияние концентрации амальгамы более резко, чем наблюдается в промышленных электролизерах. [c.55] Для правильной оценки влияния концентрации амальгамы на скорость выделения водорода эксперимент следует поставить так чтобы в ходе исследования не менялся ни характер движения катода, ни время накопления загрязнений на поверхности. Наиболее удобна для этого модель электролизера с проточным катодом, в котором повышение концентрации амальгамы достигается ее рециркуляцией без разложения или с частичным разложением. [c.55] Влияние изменения концентрации амальгамы на содержание водорода в хлоре в производственных условиях также зависит от причин, вызывающих изменение концентрации амальгамы. Если рост концентрации амальгамы вызван уменьшением скорости перетекания ртути, то это, как правило (а по достижении определенного предела обязательно), приводит к увеличению содержания водорода в хлоре. Если же скорость перетекания ртути остается неизменной, а концентрация амальгамы возрастает вследствие плохого разложения ее в разлагателе, содержание водорода в хлоре не увеличивается, если на процесс не оказывают влияния какие-либо дополнительные факторы. [c.56] Известны случаи, когда производственные ванны работали с нормальным содержанием водорода в хлоре при плотности тока 2500 а/л 2, длине ванны 7 лг и концентрации амальгамы 0,9% на входе в ванну и около 1% на выходе из нее. На принципе возвращения в электролизер неразложившейся амальгамы и основаны некоторые способы получения концентрированных амальгам при электролизе [276]. [c.56] Следует иметь в виду, что при полном разложении амальгамы в разлагателе металлические примеси отделяются от ртути наиболее полно, поэтому при неполном разложении амальгамы может увеличиться загрязненность катода. Нужно также учитывать, что при промывке ртутных насосов технической водой и при наличии в ртутной фазе щелочного металла из воды амальгамой могут извлекаться вредные для электролиза примеси металлов. Вследствие этого в производстве плохая работа разлагателей амальгамы часто сопровождается увеличением содержания водорода в хлоре. [c.56] Влияние температуры на кинетику выделения водорода в электролизере состоит в том, что с ростом температуры падает перенапряжение водорода. В большинстве случаев это приводит к увеличению плотности тока разряда водорода. Однако с возрастанием температуры равновесный потенциал амальгамного электрода становится более положительным величина концентрационной поляризации уменьшается, что в сумме изменяет потенциал электрода в положительную сторону и снижает плотность тока разряда водорода. [c.57] На рис. 20 показана зависимость выхода по току от температуры для амальгам различной концентрации при плотности тока 1000 а/ж , по данным Шелудякова, Салтовской и Стендера [269]. При более высоких плотностях тока влияние температуры на выход по току с разрядом водорода уменьшается, а в ряде случаев совсем не наблюдается ни в лабораторной, ни в производственной практике. Следует упомянуть, что в производственной практике температура часто повышается вследствие нарушения подачи рассола в ванну или повышения напряжения, вызванного коррозией металлических токопроводов к анодам. При этом может заметно возрасти содержание водорода в хлоре. [c.57] В лабораторной модели горизонтального электролизера с ртутным катодом, протекающим с достаточной скоростью, при плотности то ка 5 и 10 ка1м не удается обнаружить заметного увеличения содержания водорода в хлоре при изменении температуры от 65 до 90 °С. В этих условиях содержанке водорода е хлоре (по данным Г. И. Волкова и Р. И. Изосенкова), остается равным примерно 0,5%. Следовательно, если и проявляется влияние температуры на процесс выделения водорода при электролизе, то оно невелико при тех плотностях тока, концентрациях амальгамы и температурах (70—90 °С), которые применяются в практических условиях. [c.57] Влияние pH рассола на процесс выделения водорода при электролизе в интервале изменений pH от 2,5 до 11 не было обнаружено. В производственных ваннах изменение pH рассола может вызвать косвенные эффекты, которые сказываются лишь при длительной эксплуатации и заключаются в меньшем осаждении на катоде гидроокиси и карбоната кальция. Отложение осадков происходит также в трубопроводах и при переходе со шелочного на кислый рассол рассольные трубопроводы рекомендуется предварительно тщательно промыть подкисленным рассолом [279]. [c.58] В кислых растворах плотность тока разряда водорода на катоде пропорциональна концентрации кислоты в растворе [230,278] она определяется скоростью диффузии кислоты к катоду. При скорости перемешивания, принятой обычно в электролизерах, скорость подачи ионов водорода к катоду и их общее количество в рассоле при рН 2,5 невелики, поэтому их влияние на процесс разряда водорода незаметно. [c.58] Выделяющийся на аноде хлор растворяется в электролите и может достигать поверхности амальгамного катода за счет диффузии и перемешивания электролита. В электролите присутствуют также другие активные формы хлора, образующиеся как в результате окислительного процесса на аноде, так и вследствие протекания побочных реакций в растворе (более подробно ЭТО рассмотрено в главе 111). [c.58] Вернуться к основной статье