無機(jī)物電解工業(yè)ppt課件(存儲版)
【正文】 聯(lián)相接，電解槽的總電流為各個單元電解槽的電流之和；電路中各臺電解槽串聯(lián)。由于氛堿電解槽的工作條件十分惡劣．在陽極側(cè)，電解液是高達(dá) 90176。這種膜適用于兩極間距極小的所謂 “零 ”極距或 “膜 ”間隙的離子交換膜電解槽。m2。離子交換膜? 離子膜電解法對鹽水的要求比隔膜法高得多，鹽水需經(jīng)二次精制。→ 4OH） 代替析出氫。 ? 同時， Na+離子通過陽離子交換膜向陰極方向移動，與來自雙極性膜的 OH— 形成 目前，無機(jī)物的電解氧化已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，而電解還原尚屬少見。具有高度的選擇性 。次氯酸鈉、氯酸鈉和高氯酸鈉? 電解制取氯酸鈉有兩種途徑，其一是電化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)相耦合進(jìn)行：? 2ClH2O→ ClO32ClO3 2Mn3+Mn2+；? MnO2MnO2＋ ＋ 電解所得 MnO2如要作為電池材料，還需要在 80℃ 干燥。? 錳酸鉀用化學(xué)方法制備，原料為軟錳礦 (大約含 60％ MnO2)， 浸入 50％ ~80％的 KOH溶液加熱至 200~700℃ 并由空氣氧化為錳酸鉀。2K2MnO4→ 2H2O2MnO4drn2） 內(nèi)進(jìn)行，而且通常在此范圍的低端下進(jìn)行。Cr2O72mol? 用濃溶液在電流密度為 ~2kA把鉛陽極插入陶瓷筒內(nèi)，把鉛或鐵陰極放在筒外的硫酸溶液中。Pb2H2。2e? 陰極反應(yīng)為 采用電解法制鉻黃，陽極為鉛，其主要反應(yīng)為Pb因此，必須把氧化過有機(jī)物的廢鉻酸液純化，然后才電解回收。重鉻酸鉀與鉻酸? 可得到高電流效率的陽極材料是二氧化鉛，鉛或鉛合金（例如 Pb5% Sb） 在電解液中通電氧化便可形成二氧化鉛。來自氧化有機(jī)物的溶液，含有 1mol7H2O2OH? 陽極反應(yīng)要求在非常低的電流密度范圍（ 5~150＋ 000噸。＋ 2→ → Mn4+→ 但人們已認(rèn)出到可將具有較高活件的電解 MnO2用于其它同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，特別是將一經(jīng)電解得到的 MnO2立即用于化學(xué)反應(yīng)效果更好。為了防止產(chǎn)物在陰極還原．電解液中加入少量 Na2Cr2O7使陰極表面生成一層保護(hù)膜，減少產(chǎn)物還原所造成的損失。＋ 6ClOClO＋ ? Cl2? 為了降低次氯酸鈉的分解速度，可將電解液循環(huán)冷卻，使電解過程在 20~50℃ 下進(jìn)行。? 工業(yè)上鋁、鎂的冶煉，銅、鎳的精煉，氫氣、氧氣的制備等都采用此法。某些無機(jī)物的電合成 ? 電化學(xué)無機(jī)合成即利用電流通過電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)時，在電極上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來進(jìn)行無機(jī)合成，主要是電解合成。把 Na2SO4溶液加入到陽離子交換膜和陰離子交換膜之間的膜池內(nèi)， SO42— 離子通過明離子交換膜移向陽極方向，與雙極性膜提供的 H+離子結(jié)合形成 膜電解技術(shù) 三種氯堿生產(chǎn)方法的特點比較“耗氧陰極 ” (2)? 若采用弱酸型交換膜（ Flemon)， 電阻較大，但可得到 40% 的 NaOH。? 現(xiàn)代陽離子交換膜大多為聚氟烴織物增強(qiáng)的全氟磺酸－全氟羧酸復(fù)合膜。? 離子膜 電 解槽單極式離子膜電解槽離子膜 電 解槽復(fù)極式離子膜電解槽離子交換膜? 氯堿工業(yè)對離子交換膜的要求? (1)高的化學(xué)穩(wěn)定性 離子膜 電 解槽? 根據(jù)供電方式的不同，分為 復(fù)極式和單極式 兩種。? 這樣不僅使兩極產(chǎn)物分開，避免了導(dǎo)致電流效率下降的各種副反應(yīng)，而且能從陰極區(qū)直接獲得高純 (含鹽僅 30mg汞的價格貴，一次性投資大。 ＋ NaHgn（ 汞齊） Cl2陰極用汞，由于氫在汞上有很高的超電勢，故 H+不易在陰極上放電，而 Na與汞生成汞齊，因而降低了 Na+的析出電位，使其可以在汞陰極上析出。汞槽電解法 電解槽電阻高，電流密度低，約 ? 一般采用幾毫米厚的石棉隔膜，以減少電阻率、阻止兩極的電解產(chǎn)物混合，但離子可以通過。? 為降低電耗，目前采用各種方法制備高比表面積，并具有催化活性的陰極，如多孔鎳鍍層陰極。因此，形成的 DSA ? 石墨電極上的析氯過電位也較高，而且有 OH放電析出氧，從而使石墨電極本身受氧化而損失。? 對電解槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計 ,合理選擇電極和隔膜材料 ,是提高電流效率、降低槽電壓、節(jié)省能耗的關(guān)鍵?！?2 Fe(OH)氯堿工業(yè)的電化學(xué)基礎(chǔ)? 右圖為在石墨電極析出氯和氧的極化曲線。但是，兩者析出電勢相差不大，要想盡量擴(kuò)大氫氣和氧氣析出電勢，最重要的途徑是選具適當(dāng)?shù)碾姌O材料，降低析氯的超電勢。E陽極反應(yīng) dm3]， NaCl為 180陰極反應(yīng) 產(chǎn)能占世界比例中國正成為全球最大的氯堿生產(chǎn)國中國占世界 PVC比重超過三分之一萬噸 ％35342619151311100100020223000400050002022 2022 2022 2022 2022 2022 2022E 2022E010203040全球 PVC產(chǎn)能（萬噸） 中國 PVC產(chǎn)能 產(chǎn)能占全球比例中國正成為全球最大的氯堿生產(chǎn)國04008001200燒堿 PVC美國 中國 西歐 日本 中東萬噸燒堿排名第二 它們在能量消耗方面的差別不大，但從槽的結(jié)構(gòu)、性能、維護(hù)和投資等方面來看，它們各有特點，離子膜槽是最新的一種，從長遠(yuǎn)看，有取代另兩種電解槽的趨勢。? 據(jù) 20世紀(jì) 80年代的資料．美國年產(chǎn)氯 107噸，英國年產(chǎn)氯 。yield)? 單位體積的電解槽在單位時間內(nèi)所生產(chǎn)的產(chǎn)品的數(shù)量，通常以 mol幾個重要的基本概念和術(shù)語? （ 2） 槽電壓 V? 要使電流通過電解槽，外電源必須對電解槽的兩極施加一定的電壓 (或稱電勢 )，這就是槽電壓 V。?E＝（ Wr/W） 100％＝（ EeQr/VQ）＝（ Ee/V） 另外，要實現(xiàn)各槽在相同條件下運(yùn)行，需較高的技術(shù)水平和管理水平。KW且化學(xué)上易實現(xiàn)自動、連續(xù)、密閉生產(chǎn)，對環(huán)境造成的污染少。如果通過升溫的辦法達(dá)此目的，則必須把溫度從室溫升高 300K以上。許多用化學(xué)合成法不能生產(chǎn)的物質(zhì)，往往可用電解合成法生產(chǎn)。第四章 電解合成法的優(yōu)點(1)mo11左右，從而使反應(yīng)速率增加約 107倍。電合成中一般用不外加化學(xué)氧化劑或還原劑，雜質(zhì)少，產(chǎn)品純。h ， 生產(chǎn) 1噸氫氧化鈉耗電 3150由于生產(chǎn)中要同時用許多電解槽，一些前處理還要占用廠房等。?I＝（ Qr/Q） 100％? 電能效率 ?E是為了獲得一定量產(chǎn)品，根據(jù)熱力學(xué)計算所需的理論能耗與實際能耗之比。 time? 電解氯化鈉水溶液生產(chǎn)燒堿、氯氣、氫氣，是電解工業(yè)中生產(chǎn)規(guī)模最大的，又稱氯堿工業(yè)。三種方法采用的電解槽式樣分別為隔膜槽、汞槽和離子膜槽。H2Cl2電解飽和食鹽水鹽酸HCl有機(jī)合成金屬冶煉中國正成為全球最大的氯堿生產(chǎn)國萬噸 ％302923191816141414140100020223000400050006000700098 99 00 01 02 03 04 05 06E 07E05101520
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