Osh tuzi eritmasining qattiq katodli elektrolizyorlardagi elektrolizi

Osh tuzi eritmasining qattiq katodli elektrolizyorlardagi elektrolizi
Osh tuzining suvdagi to'yingan eritmasidan doimiy tok o'tkazilganda ionlarning zaryadsizlanib ajralib chiqish tartibi elektrod potensiallarining kattaligi va bir-biriga bo'lgan nisbati bilan aniqlanadi. Natriy ionlarining po'lat katodlarida qaytarilishi (zaryadsizlanishi) mumkin emas, chunki bu jarayonning potensiali katta manfiy qiymatga — 2,71 Vgateng. Shuning uchun katodda muvozanat potensiali kichik manfiy qiymatga ega bo'lgan
Rossiyada ishlatiladigan BGK -50 tipidpgi elektrolizyorning elektroliz sharoiti va o'rtacha ko'rsatkichi quyidagicha: Ток kuchi — 50000 A, elektrodlardagi kuchlanish — 3,7 V, tokning zichligi — 1000 A/m2, tok bo'yicha unum — 96,0%, xlor olish uchun elektr energiyasi sarfi — 2840 KVt/s. Shunday elektrolizyor bir sutkada 1500 kg xlor va 1800 kg natriy gidroksid ishlab chiqaradi.
Natriy xlor eritmasini simob katodli elektrolizvorlarda elektroliz qilish. Sobiq Sovet va Chexoslovakiya mutaxassislari natriy gidroksid olish uchun yuqori unum bilan ishlaydigan simob katodli sanoat elektrolizyorlarini yaratdilar.
Simob katodli vannalarda vodorod katta kuchlanish bilan ajralib chiqadi (simobli katodda vodorod ionining zaryadsizlanish potensiali 1,7—1,85 V, temir katodda esa u 0,1415 Vga teng). Natriy esa simobli katodlarda tez va osonlikcha ajraladi, chunki natriy ionining simob katodida zaryadsizlanish potensali muvozanat potensialidan ancha kichik va u 1,2 V ga teng. Bu hodisa katodda kimyoviy birikma natriy amalgamasi hosil bo'lishi bilan tushuntiriladi. Natijada amalda simob katodda vodorod hosil bo'lmaydi, bunda quyidagi jarayonlar boradi:
Simob katodining ustida joylashgan grafit anodda xlor zaryadsizlanib gaz holda ajralib chiqadi.
Natriy amalgamasi (0,1—0,3% Na saqlaydi) vannadan chiqarib olinadi va
boshqa reaktorda issiq suv bilan parchalantiriladi, natijada vodorod gazi ajralib chiqib, eritmada natriy gidrooksidi hosil bo'ladi.
Simob katodli elektroliz usuli NaCl eritmasini juda tozalashni talab qiladi, chunki eritmada magniy, temir va boshqa metallarning bo'lishi simobli katodda vodorodning kuchlanishini pasaytirib yuboradi. Bu hoi katod jarayonini buzilishiga va portlashga olib keladi. Vodorod ionining zaryadsizlanishini kamaytirish uchun tok zichligi oshiriladi.
Elektrokimyoviy jarayonlar
Elektrkimyo fani elektr energiyalar manbayi bo‘la oladigan oksidlanish- qaytarilish jarayonlarini yoki elektr toki ishtirokida sodir bo‘ladigan oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarini tadqiqot etadi. Elektrkimyo jarayonlari metallar, ionlar va elektrolitlar vositasida amalga oshadi.
Har qanday metall o ‘ziga xos strukturaga ega, uning kristall panjara tugunlarida metall ionlari joylashgan bo‘lib, ular oralig‘ida hamma ionlar uchun umumiy bo‘lgan elektronlar quyidagi tenglama bilan ifodalanadigan muvozanat vaziyatida bo’ladi:
Me0 ⇄ M+n + nē
Agar metall plastinkani suvga botirilsa, plastinka yuzasidagi metall ionlarining qandaydir qismi qutbli suv molekulalari ta’sirida gidratlangan ionlar holida eritmaga o’tadi:
РЕКЛАМА
Men+ + mH2O ⇄ Men+ • mH2O
ikkala tenglamani umumlashtirgan holda
Me° + mH2O ⇄ [Me(H2O)m]n+ + nē
yozish mumkin. Bu jaray on metallning elektron yo’qotishi — oksidlanishi va gidratlangan metall ionlari elektronlarni o’ziga biriktirib plastinka yuzasida metallning qaytarilishi bir vaqtning o’zida yuz beradi.
|