Электролиз раствора хлорида натрия с ртутным катодом

В условиях промышленного электролиза водных растворов хлорида натрия в электролизерах с ртутным катодом плотность тока составляет 5—10кА/м2.

Первичные процессы разряда на аноде при электролизе с ртутным катодом те же, что и при электролизе с железным катодом В табл.21.4 приведены потенциалы разряда ионов и уравнения первичных процессов при электролизе с ртутным катодом.

Теоретическое напряжение разложения равно:

V_т = Е^к — Е^а = +1,2 — (- 1,6) = 2,8 В.

Практически, при проведении электролиза с ртутным катодом на токоподводах электролизера поддерживается напряжение, равное 4,5 В.

Вторичные процессы при электролизе водного раствора хлорида натрия с ртутным катодом сводятся к двум реакциям:

— растворение натрия в ртути и образование жидкой амальгамы натрия в катодном пространстве:

Na + nHg = NaHg_n и.

— разложение амальгамы натрия водой вне электролизера в разлагателе:

NaHg_n + H₂O = NaOH + 0,5H₂ + nHg.

Так как в электролизе с ртутным катодом не происходит разряда ионов Н_зО⁺, то концентрация ионов гидроксила в катодном пространстве электролизера не увеличивается и вторичные процессы в анодном пространстве отсутствуют.

Суммируя уравнения реакций первичных процессов и вторичных процессов образования и разложения амальгамы натрия, получаем уравнение процесса электролиза, идентичное ранее полученному:

NaCl = Na + 0,5Cl_2,

Na + nHg = NaHg,.

NaHg_n + H₂O = NaOH + 0,5H₂ + nHg .

NaHg_n + H₂O = NaOH + 0,5H₂ + 0,5Cl₂

Электролизер, используемый в процессе электролиза с ртутным катодом, состоит из собственно электролизера (ванны) и разлагателя. Образующаяся в процессе электролиза жидкая амальгама натрия концентрацией не более 3^.10^-4 мас. Дол., самотеком поступает в разлогатель, куда подается вода. Из разлогателя выделяющийся водород поступает в общий коллектор, а раствор гидроксида натрия концетрацией 0,5 мас. Дол. Направляется в сборник щелока.

Себестоимость гидроксида натрия полученного электролизом с ртутным катодом на 10—15% выше, чем себестоимость полученного диафрагменным методом.