Страница:БСЭ-1 Том 64. Электрофор - Эфедрин (1934).pdf/15

Материал из Викитеки — свободной библиотеки
Эта страница была вычитана

диафрагму в анолит и здесь, взаимодействуя хлором, дает гипохлорит и хлорат, к-рые обычно нельзя утилизировать. С целью обезвредить перенос ОН'-ионов электролит заставляют протекать сквозь диафрагму навстречу ОН'-ионам со скоростью, равной скорости их движения, т. е. течение электролита направлено из анодного пространства в катодное. Диафрагмы ставятся и вертикально и горизонтально.

Ванна с вертикальным фильтрующим слоем, введенная впервые Харгривсом и Бердом, получила в различных видоизменениях наибольшее распространение (ванны Нельсона, Гаунзенда, Аллен-Мура, Гиббса, Ворса, Кребса и др.). Катод представляет железную сетку, к к-рой со стороны анодов прилегает диафрагма (асбестовая ткань, асбоцемент и т. п.).

Графитовые аноды располагаются вертикально вдоль диафрагмы. Стандартная нагрузка около 1 т. А (для завода с годичной производительностью в 10 т. т каустика требуется таких ванн около 1 т. шт.). Расход энергии 2,5—3 kWh/кг NaOH; V=3,3—4,5; ηi=60—95%; концентр. NaOH — 100—165 г в л. Широкое применение получила ванна Сименс-Биллитера с горизонтальной диафрагмой (рис. 3). Рис. 3Рис. 3

Диафрагма Биллитера состоит из железной решотки (катод), на к-рую наложена не очень плотная асбестовая ткань, служащая поддержкой собственно фильтрующему слою — порошку сернокислого бария, смешанному с волокнами асбеста (для уменьшения подвижности барита). Раствор и аноды находятся над диафрагмой, к-рая в общем настолько плотна, что электролит просачивается сквозь нее только в виде редкого дождя, как и полагается по току. V=3,4—4,0; ηi=95%; средний расход энергии 2,75 kWh/кг NaOH. Получается щелок около 125 г NaOH в 1 л.

Ртутный способ. На ртутном катоде разряжается щелочный металл, а не Н˙-ион; следовательно ОН'-ион вообще не накопляется у катода. При применяемых на ртутном катоде высоких Dk (>10) перенапряжение вместе с необходимым потенциалом для разряда водорода превышает потенциал разряда щелочных металлов (последние деполяризуются при растворении ртутью до потенциала ниже 2 V).

Наиболее зарекомендовала себя в работе ванна Кельнера-Сольве. Она имеет вид ящика, разделенного по длине перегородкой. Ртуть циркулирует по дну вдоль одного отделения и в обратном направлении через другое.

В одном отделении протекает рассол и в него опущены аноды, здесь идет электролиз и образуется амальгама. В другом отделении амальгама разлагается водой с образованием щелочи, а чистая ртуть возвращается в отделение электролиза.

Напряжение при угольных анодах 4,3—4,5 V. Ртутный способ имеет преимущества перед диафрагменным: сразу получается щелочь концентрации до 40%, свободная от хлорида; ванны очень мощные — до 15 т. А. Недостатки по сравнению с диафрагменным способом: требуется большое количество ртути (около 150 г на 1 А) и требуется несколько больший расход энергии. Способ выгоден при дешевой энергии (гидравлической) и дорогом топливе, особенно в случае использования щелочи на месте (избегается выпаривание).

Процессы окисления и восстановления. Путем окисления на аноде можно провести очень много процессов; нек-рые окислители не электрохимическим путем вообще не получаются (напр, нек-рые персоли, вроде персульфатов, перкарбонатов, перфосфатов, перборатов и т. п.), другие этим путем производятся более экономично и удобно (получение красной кровяной соли, перманганата, йодоформа и проч.). К преимуществам электрохимического способа нужно отнести прежде всего чистоту процесса: для окисления (или восстановления) не вводятся никакие другие вещества (окислители — Cl2, MnO2, PbO2 и т. п., восстановители — Zn пыль, SnCl2 и т. п.); поэтому электрохимический способ все шире применяется для получения химически чистых реактивов. В окислительных процессах широко пользуются применением высокой Dk для ослабления восстанавливающего действия катода. Напр. персульфат аммония и кровяная красная соль получаются с выходом тока до 80% без разделения катода и анода диафрагмой, только на основании разных Dk и Da. Восстановительные процессы получили пока малое практическое применение.

Получение водорода и кислорода. При многих электрохимических процессах выделяются в качестве побочных продуктов водород (при электролизе хлорощелочей) или кислород (при электроэкстракции металлов из растворов, напр. при получении Zn). Газы получаются в довольно большом количестве и иногда утилизируются. Можно конечно получать специально оба газа электролизом, если выбрать электролит, не поддающийся окислению и восстановлению. Из множества возможных электролитов для этой цели применяют почти исключительно едкий натр в виду его малой химической активности по отношению к наиболее дешевым строительным материалам для ванн и электродов (железо), а также в виду высокой электропроводности щелочи. Самая щелочь служит только для проводимости (чистая вода — непроводник); газы получаются разрядом Н˙ и ОН', т. е. разложением воды. Электрохимический способ оправдывается там, где дешева электрическая энергия и дорого топливо. Он получил серьезное практическое применение только после введения в технику габеровского синтеза аммиака, для которого понадобились огромные количества водорода.

Появилось большое количество патентованных аппаратов. Очень распространены аппараты IOK, Knowles, Siemens-Schuckert. Современные аппараты для электролиза воды строятся до 10 т. А. Большинство их строилось с биполярными электродами; это по инерции продолжается, хотя для большего масштаба производства преимущества сериальной системы проблематичны.

Электролиз расплавленных солей. Расплавленные соли, подобно растворам, имеют легко подвижные молекулы, почему разложение их током также возможно. Электрическое сопротивление расплавленных солей даже ниже сопротивления их водных растворов. Электропроводность расплавленной соли увеличивается пропорционально нагреву. Закон Фарадея также применим и здесь. Электролиз расплавленных солей применяется практически гл. обр.