Движущийся ртутный катод
Cтраница 1
Движущийся ртутный катод может быть получен и при непрерывном орошении вертикальной поверхности ртутью или амальгамой щелочных металлов небольшой концентрации. [1]
При работе с движущимся ртутным катодом помимо постоянного обновления работающей поверхности электрода происходит также и значительное перемешивание, электролита, так как движущийся поток ртути увлекает за собой граничащий с ним слой электролита. Особенно сильно это проявляется при вертикальной конструкции катода. Иногда в конструкциях электролизеров с вертикальным ртутным катодом такое интенсивное перемешивание электролита потоком ртути приводит к сильному снижению выхода по току в результате увеличения расхода тока на восстановление на катоде растворенного в электролите хлора и гипохлорита. Чтобы снизить потери, в электролизеры с вертикальным ртутным катодом вводят диафрагму, затрудняющую поступление хлорсодержащего электролита к поверхности амальгамного катода. [2]
Если горизонтальные электролизеры с движущимся ртутным катодом получили очень широкое распространение в производстве хлора и щелочей электролизом водных растворов хлоридов щелочных металлов и ограниченное использование в некоторых других процессах, то электролизеры с вертикальным расположением жидкого ртутного катода все еще разрабатывают и испытывают на отдельных опытных аппаратах. Это объясняется большими трудностями в обеспечении гарантированного постоянного покрытия всей поверхности вертикального катода амальгамой и значительными затратами, связанными с подъемом ртути на большую высоту. [3]
Электрохимический метод производства хлора, водорода и каустической соды осуществляется двумя способами: диафрагменным - в электролитических ваннах с твердым катодом и пористой асбестовой диафрагмой, отделяющей катодное пространство от анодного, и ртутным - в электролитических ваннах с движущимся ртутным катодом. [4]
Предложено несколько способов создания ртутного катода. Применение в качестве катода неподвижного зеркала ртути, помещенной в корыто, связано с необходимостью периодически, по мере образования амальгамы, заменять ее свежей ртутью. Этот способ в промышленности не используется. Практически применяется только движущийся ртутный катод, в котором образующаяся в процессе электролиза амальгама непрерывно выводится из электролитической ячейки в разлагатель и заменяется свежей ртутью. Почти во всех применяемых на практике электролизерах движущийся ртутный катод образуется за счет перемещения тонкого слоя ртути по плоскому слабо наклонному днищу электролизера. [5]
Движущийся электрод может быть получен также при вращении металлического электрода. Такие электроды довольно часто применяли в исследовательской практике для снятия диффузионных ограничений при изучении катодных и анодных процессов. Хотя использование вращающихся электродов в крупнотоннажных процессах прикладной электрохимии не получило широкого развития, известны случаи использования их в препаративном электрохимическом синтезе органических соединений. Известны также вращающиеся электроды в промышленных электролизерах с движущимся ртутным катодом. [6]
Предложено несколько способов создания ртутного катода. Применение в качестве катода неподвижного зеркала ртути, помещенной в корыто, связано с необходимостью периодически, по мере образования амальгамы, заменять ее свежей ртутью. Этот способ в промышленности не используется. Практически применяется только движущийся ртутный катод, в котором образующаяся в процессе электролиза амальгама непрерывно выводится из электролитической ячейки в разлагатель и заменяется свежей ртутью. Почти во всех применяемых на практике электролизерах движущийся ртутный катод образуется за счет перемещения тонкого слоя ртути по плоскому слабо наклонному днищу электролизера. [7]
Ртуть или слабая амальгама подается к центру вращающегося стальдого диска и равномерно распределяется по всей его поверхности, передвигаясь к периферии вследствие центробежной силы. При вращении катода увлекается также и электролит в межэлектродном пространстве, что облегчает отвод пузырьков газа. Можно полагать, что преимущества движущегося катода не оправдывают усложнений конструкции электролизера, связанных с вращением крупных его деталей. В традиционных типах электролизеров с неподвижными металлическими электродами или в обычных конструкциях горизонтальных электролизеров с движущимся ртутным катодом эти же преимущества могут быть достигнуты с меньшими затратами. [8]
 |
Принципиальная схема. [9] |
Для того чтобы в результате электролиза поваренной соли получить относительно чистые хлор и щелочь, необходимо обязательно отделять катодные продукты электролиза от анодных, не допуская взаимодействия между ними. В противном случае образующиеся хлорноватистокислые и хлорновато-кислые соли не только снижают выход по току, но и разрушают графитовые аноды, вследствие чего хлор содержит значительные количества окиси и двуокиси углерода. Электролитическое производство хлора и щелочей осуществляется двумя методами: 1) с твердым железным катодом и 2) с жидким ртутным катодом. В качестве анодов в обоих случаях применяется графит. Эти методы принципиально отличаются друг от друга процессами, идущими на катодах. В то время как на твердом катоде - железе происходит разряд ионов водорода и в растворе образуется щелочь, на ртутном катоде разряжается ион натрия, образующий с ртутью амальгаму. Удаляемую из ванны амальгаму натрия разлагают водой на щелочь и водород в другом аппарате - р а з л а-г а теле. Выделенная из амальгамы ртуть вновь возвращается в ванну. Таким образом, этот процесс осуществляется с движущимся ртутным катодом - ртуть непрерывно циркулирует ( подробнее см. стр. [10]
Страницы: 1