氯堿法
編輯氯堿工藝(也稱為氯堿和氯堿)是一種電解氯化鈉 (NaCl) 溶液的工業工藝。 它是用于生產氯氣和氫氧化鈉(燒堿)的技術,這些都是工業所需的商品化學品。該工藝生產的氯氣和氫氧化鈉廣泛用于化學工業。
通常該過程在鹽水(NaCl 水溶液)上進行,在這種情況下會產生氫氧化鈉 (NaOH)、氫氣和氯氣。 當使用氯化鈣或氯化鉀時,產品含有鈣或鉀而不是鈉。 相關工藝是已知的,它們使用熔融的 NaCl 生成氯氣和金屬鈉,或使用冷凝的氯化氫生成氫氣和氯氣。
該過程的能耗很高,例如每生產一噸氫氧化鈉大約需要 2,500 kWh (9,000 MJ) 的電力。 因為該過程產生等量的氯氣和氫氧化鈉(每摩爾氯氣兩摩爾氫氧化鈉),所以有必要以相同的比例找到這些產品的用途。 每產生一摩爾氯氣,就會產生一摩爾氫氣。 大部分氫氣用于生產鹽酸、氨水、過氧化氫,或用于發電和/或蒸汽生產。
工藝系統
編輯使用三種生產方法。 雖然汞電池方法生產無氯氫氧化鈉,但使用數噸汞會導致嚴重的環境問題。 在正常的生產周期中,每年會排放數百磅汞,這些汞會在環境中累積。 此外,通過水銀電池氯堿工藝生產的氯氣和氫氧化鈉本身也被微量汞污染。 膜和隔膜法不使用汞,但氫氧化鈉中含有必須去除的氯。
膜細胞
最常見的氯堿工藝涉及在膜電池中電解氯化鈉水溶液(鹽水)。 一種膜,例如由 Nafion、Flemion 或 Aciplex 制成的膜,用于防止氯離子和氫氧根離子之間的反應。
飽和鹽水進入電池的xxx個腔室,氯離子在陽極氧化,失去電子變成氯氣
2Cl? → Cl2 + 2e?
在陰極,從水分子中拉出的正氫離子被電解電流提供的電子還原為氫氣,將氫氧根離子釋放到溶液中
2H2O + 2e? → H2 + 2OH?
電池中心的離子可滲透離子交換膜允許鈉離子 (Na+) 進入第二個腔室,在那里它們與氫氧根離子反應生成燒堿 (NaOH)。 因此,鹽水電解的總反應是:
2NaCl + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH
隔膜電池
在隔膜電池工藝中,有兩個隔間由通常由石棉纖維制成的可滲透隔膜隔開。 鹽水被引入陽極室并流入陰極室。 與膜電池類似,氯離子在陽極被氧化生成氯氣,而在陰極,水被分解為燒堿和氫氣。 隔膜可防止苛性鈉與氯發生反應。
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