Процесс Кастнера – Келлнера - Википедия - Castner–Kellner process

В Кастнер – Келлнер процесс это метод электролиз на водный щелочь хлористый решение (обычно хлорид натрия раствор) для получения соответствующей щелочи гидроксид,[1] изобретен американцем Гамильтон Кастнер и Австрийский[2] Карл Келлнер в 1890-х гг.[3]

История

Первый патент на электролиз. рассол был пожалован в Англии в 1851 г. Чарльз Ватт. Его процесс не был экономически целесообразным способом производства гидроксида натрия, потому что он не мог предотвратить реакцию хлора, образующегося в солевом растворе, с другими его составляющими. Гамильтон Кастнер решил проблему смешивания с изобретением ртутного элемента и получил патент США в 1892 г. ([1] ). Австрийский химик, Карл Келлнер пришли к аналогичному решению примерно в то же время. Чтобы избежать судебной тяжбы, они стали партнерами в 1895 году, основав Castner-Kellner Alkali Company, которая построила заводы, использующие этот процесс по всей Европе. Процесс ртутного элемента используется и по сей день.[4] Текущие операции по производству ртутных элементов критикуют за выбросы ртути в окружающую среду [5] приводящие в некоторых случаях к серьезным отравление ртутью как произошло в Японии Minamata_disease. В связи с этими проблемами предприятия по производству ртутных элементов постепенно прекращаются, и предпринимаются постоянные усилия по сокращению выбросов ртути с существующих предприятий.[6]

Детали процесса

Аппарат Кастнера – Келлнера

Показанный аппарат разделен на два типа ячеек, разделенных шифер стены. Первый тип, показанный справа и слева на схеме, использует электролит раствора хлорида натрия, графит анод (А), а Меркурий катод (М). Другой тип ячейки, показанный в центре диаграммы, использует электролит едкий натр раствора, ртутный анод (M) и железный катод (D). Ртутный электрод является общим для двух ячеек. Это достигается за счет того, что стенки, разделяющие ячейки, опускаются ниже уровня электролитов, но все же позволяют ртути течь под ними.[7]

Реакция на аноде (A) следующая:

Cl− → 1/2 Cl2 + е−

В хлор газ, который образует вентиляционные отверстия в верхней части внешних ячеек, где он собирается как побочный продукт процесса. Реакция на ртутном катоде во внешних ячейках

Na+ + е− → Na (амальгама)

В натрий металл, образующийся в результате этой реакции, растворяется в ртути с образованием амальгама. Ртуть проводит ток от внешних элементов к центральному элементу. Кроме того, качающийся механизм (B показан точкой опоры слева и вращающимся эксцентриком справа) перемешивает ртуть для переноса растворенного металлического натрия из внешних ячеек в центральную ячейку.

Анодная реакция в центральной ячейке происходит на границе раздела между ртутью и раствором гидроксида натрия.

2Na (амальгама) → 2Na+ + 2e−

Наконец, на железном катоде (D) центральной ячейки реакция

2H2O + 2e− → 2OH− + H2

Чистый эффект заключается в том, что концентрация хлорида натрия во внешних ячейках уменьшается, а концентрация гидроксида натрия в центральной ячейке увеличивается. По мере продолжения процесса некоторое количество раствора гидроксида натрия выводится из центральной ячейки в качестве выходного продукта и заменяется водой. Хлорид натрия добавляется во внешние элементы, чтобы заменить то, что было подвергнуто электролизу.

Рекомендации

  1. ^ Полинг, Линус; Общая химия 1970 изд. С. 539–541 Дуврское издательство
  2. ^ Триндер, Барри Стюарт; Страттон, Майкл (2000). Промышленная археология двадцатого века. Лондон: E&FN Spon. С. 80–81. ISBN  978-0-419-24680-0.
  3. ^ Ассоциация производителей соли: соль и химическая революция В архиве 14 мая 2007 г. Wayback Machine
  4. ^ Хроники химии
  5. ^ Хлорные заводы: основной, незамеченный источник загрязнения ртутью, Oceana
  6. ^ Представление WCC Программе Организации Объединенных Наций по окружающей среде по сокращению содержания ртути в хлорно-щелочном секторе В архиве 2011-05-25 на Wayback Machine
  7. ^ Newell, Lyman C .; Описательная химия п. 291; Д. К. Хит и компания, 1903 г.

Смотрите также

внешняя ссылка