ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH NƯỚC KHÔNG THOÁT KIM LOẠI

CHƯƠNG ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH NƯỚC KHƠNG THỐT KIM LOẠI VÔ CƠ (NaOH, Cl2, H2, MnO2…) TỔNG HỢP HỮU CƠ (Adiponitril…) 3.1 TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT VÔ CƠ 3.1.1 Sản xuất NaOH, Cl2 H2 CHLORINE (Cl2) - Xử lý nước cấp - Tổng hợp HCl, hợp chất hữu chứa clo (vật liệu polyme, dung môi, thuốc trừ sâu) + Vật liệu polyme: Cao su tổng hợp (Neopren…), nhựa PVC (polyvinyl clorua) + Dung môi: Chloroform + Thuốc trừ sâu: DDT, Clodan XÚT (NaOH): Dùng làm nguyên liệu chủ yếu ngành công nghiệp sản xuất giấy, bột giấy, chất tẩy rửa, sợi tổng hợp, dệt nhuộm …, thực phẩm (dầu ăn, đường, tinh bột, bột ngọt) Hiện Việt Nam công ty tham gia lĩnh vực sản xuất xút-clo: CTCP Hóa chất Việt Trì (Phú Thọ): cơng suất 30 000 tấn/năm CTCP Hóa chất miền Nam, Nhà máy hóa chất Biên Hòa: 40 000 tấn/năm CT Vedan: 80 000 tấn/năm Các phương pháp điện phân sản xuất xút-clo: - Phương pháp màng ngăn - Phương pháp cathode thủy ngân - Phương pháp màng trao đổi ion Sản phẩm: NaOH, Cl2, Dung dịch nước muối NaCl H2 Bình điện phân Dung dịch NaCl đầu PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN MÀNG NGĂN Bình điện phân màng ngăn dung dịch nước muối đơn giản 1- Màng amiang xốp 2- Cathode 3- Vùng cathode (catholit) 4- Anode 5- Vùng anode (anolit) NaCl, H2O + NaCl = Na + Cl + H2O ↔ H + OH Cathode (-) + Na , H2O Anode (+) Cl , H2O 2H2O + 2e = H2 + 2OHo E = -0.83V 2Cl - 2e = Cl2 o E = +1.36V + 2H + 2e = H2 o E = 0V 2H2O – 4e = O2 + 4H+ o E = +1.23V 4OH - 4e = O2 + 2H2O o E = +0.40V 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl2 + H2 MÀNG NGĂN 100 % amiang 75% amiang 25% sợi polyme florocacbon CATHODE Để q trình hydrogen điện cực có nhỏ, thường sử dụng vật liệu Ni, thép mạ Ni chất xúc tác thường gặp họ Pt (Platinium), Pd (Paladium), Rh (Rhodium), Ru (Ruthenium) ANODE Trước Điện cực than Q chlorine: ∼500 mV Độ hao mòn: 3.5-6.0 kg/tấn chlorine C + O2 = CO2 Hiện Ti phủ hỗn hợp oxit: RuO2; TiO2 (ORTA) Quá chlorine: ∼100 mV Độ hao mòn: 0.1 g/tấn chlorine Hạn sử dụng: 4-6 năm Bịt kín màng ngăn Hạn sử dụng: 12-14 tháng Hiệu suất dòng anode giảm do: phản ứng phụ xảy điện cực bên dung dịch điện phân Khí Cl2 hòa tan phần vào anolit: Cl2 + H2O  HCl + HClO Dung dịch anolit di chuyển vào không gian cathode axit bị trung hòa NaOH, Cl NaOH bị thất Cl2 + NaOH = NaCl + NaClO + H2O pH anolit lớn nồng độ HCl HClO nhiều → axit hóa nước muối đầu vào Để đạt tiêu kinh tế công nghệ tốt cần thực điều kiệu sau:  Giữ nồng độ NaCl cao (gần bão hòa)  Giữ nhiệt độ trình cao (90oC)  Sử dụng cathode anode từ vật liệu đảm bảo thoát hydrogen clo thấp, mà lớn cho oxi  Dd muối tốt (loại bỏ tạp chất Na2SO4, Mg2+, Ca2+)  Giữ pH dd thấp (3-3.5) 10 TIÊU CHUẨN NƯỚC MUỐI CẤP ĐIỆN GIẢI Nước muối cấp điện giải NaCl 295 - 310 g/l NaClO₃ < 15 g/l Na₂SO₄ 6,5-8 g/l pH - 11   Ca+Mg < 30 ppb SiO₂