ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аноды из "Производство водорода кислорода хлора и щелочей" Концентрация Na l в анолите обычно поддерживается около 265 г/л, или 4,53 ион/л при комнатной температуре / i- можно принять для такой концентрации равным 0,81. [c.168] Равновесный потенциал анода составляет при комнатной температуре 1,325 В. [c.168] Для католита, содержащего 3 экв/л NaOH и 3,35 экв/л Na l, равновесный потенциал выделения водорода будет равен —0,845 В. [c.168] При проведении реакции (3-21) необходимо затратить 221,32 кДж тепла температурный коэффициент в выражении (3-23) составляет dEo/dT=0,0004 В на 1 °С. При 25 °С теоретическое напряжение равно 2,17 В, а при 95 °С—2,14 В. [c.169] В процессе электролиза с ртутным катодом вместо выделения водорода происходит образование амальгамы и обратимые значения потенциала катода определяются из выражения (3-12). При концентрации Na l в анолите 260—270 г/л, содержании натрия в амальгаме 0,2—0,4% (масс.) и температуре 80 °С обратимый потенциал катода составляет около —1,82 В, а теоретическое напряжение разложения на ячейке 3,10—3,15 В. [c.169] Перенапряжение на аноде и катоде. Перенапряжение выделения хлора на аноде и водорода на катоде зависит от многих факторов материала электрода, его структуры и состояния поверхности, плотности тока на электроде, температуры, состава электролита и его pH, продолжительности электролиза, наличия примесей в электролите, влияющих на состояние поверхности электрода и его потенциал. Опубликованные данные о практическом значении потенциала электродов и перенапряжении выделения хлора и водорода в промышленных электролизерах для получения хлора и каустической соды для одних и тех же температур и плотностей тока на электродах часто существенно отличаются друг от друга. Это может быть объяснено трудностями учета некоторых показателей и различиями в неконтролируемых условиях проведения электролиза. [c.169] Замена одного сорта графитовых анодов на другой заметно влияет на перенапряжение выделения хлора [6, 74]. [c.169] Значение перенапряжения хлора на новых графитовых анодах и после длительной их поляризации разнятся между собой. [c.169] Предварительная обработка новых графитовых анодов снижает потенциал выделения хлора в связи с изменениями состояния их поверхности, причем тем в большей степени, чем выше плотность тока, при которой проводилась проработка [17]. [c.169] Перенапряжение выделения хлора и общее значение потенциала анода зависит от материала, используемого для изготовления анода. На рис. 3-5 приведены поляризационные анодные кривые, снятые в концентрированных водных растворах Na l при 80 °С на электродах из различных материалов, а на рис. 3-6 — примерные значения перенапряжения выделения хлора в различных условиях. [c.170] Из всех материалов, которые могут быть использованы для изготовления анодов, наиболее низкий потенциал и перенапряжение выделения хлора имеет смесь оксидов рутения и титана. Значения перенапряжения несколько изменяются в зависимости от соотношения этих оксидов в активном слое электрода. Низкий потенциал выделения хлора и малый угол наклона поляризационной кривой позволяют интенсифицировать процесс электролиза при использовании этих анодов, сохранить низкое напряжение на ячейке и невысокий удельный расход электроэнергии на единицу вырабатываемой продукции. Несколько больше потенциал выделения хлора на графитовых, платиновых и платино-титановых анодах (ПТА) и самым высоким значением потенциала характеризуются магнетитовые аноды. [c.170] Потенциал выделения хлора на платиновых анодах или ПТА меняется в зависимости от условий проведения процесса электролиза и состояния поверхности платинового слоя электрода. При увеличении pH электролита у анода выше определенной критической величины ( 3,5) наблюдается значительная пассивация этих электродов по отношению к разряду ионов хлора [75—79]. При этом в случае электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов потенциал платиновых и платинированных анодов возрастает на 0,4—0,5 В [80]. [c.170] На рис. 3-5 приведены значения потенциала выделения хлора для пассивированных платинированных анодов на активированной по отношению к разряду ионов хлора поверхности платинового или платинированного анода потенциал выделения хлора намного ниже и мало отличается от потенциала выделения хлора на графитовом электроде при тех же условиях проведения электролиза. [c.170] При длительных испытаниях ПТА в электролизере БГК-17 с графитовыми анодами и фильтрующей асбестовой диафрагмой при плотности тока 1 кА/м потенциал ПТА изменялся в пределах от 1,42 до 1,47 В, иногда временно повышаясь до 1,53 В, по-видимому, вследствие изменения pH в анодном пространстве. После восстановления нормального режима работы электролизера и величины pH потенциал ПТА вновь снижался до 1,42—1,47 В [81]. [c.171] Пассивация ПТА в процессе электролиза возникает при повышении pH и концентрации окислителей в анолите (С10 и СЮз), при более интенсивном окислении поверхности платины. При этом перенапряжение выделения хлора увеличивается больше, чем перенапряжение выделения кислорода одновременно возрастает доля тока, расходуемая на выделение кислорода, и несколько снижается выход хлора по току [80]. [c.171] С ростом температуры потенциал выделения хлора и перенапряжение его выделения на всех анодных материалах уменьшаются. На рис. 3-7 приведено изменение потенциала выделения хлора (Аи, мВ/°С) при увеличении температуры на 1°С и различной плотности тока. [c.171] В электролизерах с твердым катодом практически всегда в качестве катодного материала используют сталь (о перенапряжении выделения водорода на стальных катодах см. в гл. 1 и 2). При электролизе с пористой проточной диафрагмой на катодный потенциал оказывают влияние небольшие примеси ионов СЮ в поступающем из анодного пространства анолите. В присутствии этих ионов устанавливается более низкое значение катодного потенциала по сравнению с электролизом в чистых условиях. Это связано с протеканием локальных процессов растворения и осаждения железа на катоде в присутствии ионов СЮ , что активирует поверхность катода и снижает его потенциал [82]. [c.171] В ионообменной мембране механизм переноса тока имеет ионный характер. Чем лучше мембрана, тем ближе число переноса катиона к единице. Электропроводимость ионообменных мембран сравнительно невелика и колеблется в зависимости от структуры и типа мембраны от 10 до 0,01 См/м, поэтому стремятся работать с мембранами малых толщин 0,1—0,2 мм. [c.172] Анодное пространство электролизеров заполнено раствором хлорида натрия, состав жидкости в порах проточных диафрагм зависит от условий и режима работы электролизера и при оптимальном режиме близок к составу католита, т. е. представляет собой смесь растворов хлорида и гидроксида натрия. [c.172] При питании электролизеров рассолом, содержащим 310 г/л поваренной соли (или 5,3 экв/л), в анодном пространстве электролизера с проточной диафрагмой устанавливается концентрация Na l 260—270 г/л. Содержание в католите Na l, NaOH и суммы солей зависит от степени превращения хлорида в гидроксид и температуры электролиза, т. е. количества воды, испаряющейся в процессе электролиза и уносимой в виде паров с хлором и водородом. [c.172] Вернуться к основной статье