Hei ada! Saya seorang pembekal untuk tumbuh -tumbuhan chlor alkali, dan saya sangat tersentuh untuk memecahkan bagaimana sel elektrolitik berfungsi di tumbuh -tumbuhan ini. Ini adalah proses yang cukup keren yang merupakan hati dan jiwa dari apa yang berlaku di kemudahan ini.
Oleh itu, mula -mula, mari kita bincangkan tentang apa yang dilakukan oleh kilang alkali chlor. Tumbuhan ini adalah mengenai menghasilkan klorin, natrium hidroksida (soda kaustik), dan hidrogen melalui elektrolisis larutan natrium klorida (garam meja), yang juga dikenali sebagai air garam. Dan pemain utama dalam keseluruhan operasi ini adalah sel elektrolitik.
Sel elektrolisis pada dasarnya adalah peranti yang menggunakan tenaga elektrik untuk memacu tindak balas kimia bukan spontan. Di dalam kilang alkali klor, di mana keajaiban berlaku untuk menjadikan air garam menjadi bahan kimia berharga yang kita perlukan.
Asas sel elektrolisis
Mari kita mulakan dengan komponen utama sel elektrolisis dalam loji alkali klor. Terdapat dua elektrod - anod dan katod - dan elektrolit, yang dalam kes ini adalah penyelesaian air garam.
Anod adalah elektrod positif. Apabila arus elektrik digunakan pada sel, pengoksidaan berlaku pada anod. Dalam kes tumbuhan alkali klor, ion klorida (CL⁻) dalam air garam dioksidakan untuk membentuk gas klorin (CL₂). Reaksi kimia di anod boleh ditulis sebagai: 2cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻. Ini adalah tindak balas yang sangat penting kerana klorin adalah bahan kimia yang digunakan secara meluas dalam pelbagai industri, seperti rawatan air, pengeluaran plastik PVC, dan diTumbuhan pacdi mana ia digunakan dalam pengeluaran polyaluminium chloride.
Katod adalah elektrod negatif. Pengurangan berlaku di katod. Dalam sel alkali klor, molekul air dikurangkan untuk membentuk gas hidrogen (H₂) dan ion hidroksida (OH⁻). Reaksi di katod ialah: 2H₂O + 2E⁻ → H₂ + 2OH⁻. Ion hidroksida bergabung dengan ion natrium (Na⁺) yang sudah ada di dalam air garam untuk membentuk natrium hidroksida (NaOH).
Pelbagai jenis sel elektrolisis dalam tumbuhan alkali chlor
Terdapat tiga jenis utama sel elektrolisis yang digunakan dalam tumbuhan alkali chlor: sel merkuri, sel diafragma, dan sel membran.
Sel merkuri
Sel -sel merkuri adalah salah satu jenis sel pertama yang digunakan dalam pengeluaran alkali chlor. Dalam sel merkuri, katod terbuat dari merkuri. Ion natrium dari air garam dikurangkan pada katod merkuri untuk membentuk natrium - merkuri amalgam. Amalgam kemudian bertindak balas dengan air dalam ruang berasingan untuk menghasilkan natrium hidroksida dan gas hidrogen, manakala merkuri dikitar semula ke sel.
Kelebihan sel merkuri ialah mereka menghasilkan klorin dan soda kaustik yang tinggi. Walau bagaimanapun, mereka mempunyai kelemahan besar. Mercury adalah bahan yang sangat toksik, dan terdapat kebimbangan alam sekitar yang berkaitan dengan sel merkuri kerana pelepasan merkuri yang berpotensi. Akibatnya, banyak negara telah memadamkan penggunaan sel merkuri dalam beberapa tahun kebelakangan ini.
Sel diafragma
Sel diafragma menggunakan diafragma berliang untuk memisahkan petak anod dan katod. Diafragma membolehkan aliran ion natrium dari petak anod ke petak katod, tetapi ia menghalang pencampuran gas klorin dan ion hidroksida.
Diafragma biasanya diperbuat daripada asbestos atau bahan sintetik. Kelebihan utama sel diafragma ialah mereka agak mudah dan murah untuk beroperasi. Tetapi soda kaustik yang dihasilkan dalam sel diafragma mempunyai kepekatan dan kesucian yang lebih rendah berbanding dengan yang dihasilkan oleh jenis sel lain.
Sel membran
Sel -sel membran adalah jenis sel elektrolitik yang paling moden dan digunakan secara meluas dalam tumbuhan alkali chlor hari ini. Mereka menggunakan membran ion khas untuk memisahkan petak anod dan katod. Membran hanya membolehkan ion natrium untuk melalui dari petak anod ke petak katod, sambil menyekat laluan ion klorida dan ion hidroksida.
Ini mengakibatkan pengeluaran gas klorin kemurnian tinggi pada anod dan kesucian tinggi, natrium hidroksida kepekatan tinggi di katod. Sel membran lebih banyak tenaga - cekap daripada sel diafragma dan tidak mempunyai masalah alam sekitar yang berkaitan dengan sel merkuri.
Proses dalam sel membran
Mari kita lihat dengan lebih dekat bagaimana sel membran berfungsi, kerana ia adalah jenis yang paling popular.
Pertama, larutan air garam dimasukkan ke dalam petak anod. Apabila arus elektrik digunakan, ion klorida dioksidakan pada anod untuk membentuk gas klorin, yang kemudiannya dikumpulkan dan dihantar untuk pemprosesan selanjutnya.
Sementara itu, air dimasukkan ke dalam petak katod. Di katod, molekul air dikurangkan untuk membentuk ion gas hidrogen dan hidroksida. Ion natrium dari petak anod melalui membran pertukaran ion ke petak katod, di mana mereka bergabung dengan ion hidroksida untuk membentuk natrium hidroksida.
Membran pertukaran ion adalah penting dalam proses ini. Ia memastikan bahawa gas klorin dan larutan natrium hidroksida disimpan berasingan, menghalang reaksi yang tidak diingini di antara mereka. Ini penting kerana jika klorin dan natrium hidroksida bertindak balas, mereka akan membentuk natrium hipoklorit, yang bukan produk yang dikehendaki dalam kebanyakan kes.
Aplikasi produk
Produk yang dihasilkan di kilang Chlor Alkali mempunyai pelbagai aplikasi. Klorin digunakan dalam pengeluaranKalsium Hypochlorite Loji, di mana ia digunakan sebagai ejen disinfektan dan pelunturan. Ia juga digunakan dalam pengeluaran plastik, pelarut, dan racun perosak.
Natrium hidroksida digunakan dalam banyak industri, seperti industri pulpa dan kertas, industri tekstil, dan dalam pengeluaran sabun dan detergen. Gas hidrogen boleh digunakan sebagai bahan bakar atau dalam pengeluaran ammonia dan bahan kimia lain.
Kepentingan Sel Elektrolytik di Tumbuhan Chlor Alkali
Sel elektrolitik adalah teras loji alkali chlor. Tanpa itu, kami tidak dapat menghasilkan sejumlah besar klorin, natrium hidroksida, dan hidrogen yang diperlukan dalam pelbagai industri.
Kecekapan dan prestasi sel elektrolitik mempunyai kesan langsung terhadap produktiviti dan keuntungan keseluruhan loji. Sebagai contoh, sel membran yang lebih cekap tenaga dapat mengurangkan kos operasi loji, sementara sel yang menghasilkan produk kesucian yang tinggi dapat memerintahkan harga yang lebih tinggi di pasaran.
Kesimpulan
Oleh itu, di sana anda memilikinya - rundown bagaimana sel elektrolitik berfungsi di kilang alkali chlor. Ini adalah proses menarik yang melibatkan gabungan kimia dan kejuruteraan elektrik.
Sekiranya anda berada di pasaran untuk loji alkali chlor atau memerlukan mana -mana produk yang dihasilkan di tumbuhan ini, sama ada untukLoji serbuk pelunturanatau aplikasi lain, saya ingin bercakap dengan anda. Kami boleh berbual mengenai keperluan khusus anda dan bagaimana kami dapat bekerjasama untuk bertemu dengan mereka. Jangan ragu untuk menjangkau perbincangan perolehan.
Rujukan
- Kirk - Othmer Ensiklopedia Teknologi Kimia
- Artikel jurnal kejuruteraan kimia mengenai pengeluaran alkali chlor
- Buku teks mengenai elektrokimia dan kimia perindustrian