Влияние давления газообразного хлора и температуры на физико-химические и электрохимические свойства водных растворов хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов

• Автор: Магомедова, Джамиля Шамиловна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 234 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Реакции в водных растворах с участием хлора

1.2. Растворимость и гидролиз хлора в водных растворах

1.3. Влияние давления на электропроводность

1.4. Влияние давления на газонаполнение

1.5. Перспективы использования повышенных давлений хлора для создания нового химического источника тока

ГЛАВА II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Растворимость

2.2. Электропроводность

2.3. Г азонаполнение
2.4. Напряжение на электролизере
ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Влияние давления на растворимость и гидролиз хлора в водных растворах хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов
3.2. Электропроводность водных растворов хлоридов бария и кальция, насыщенных газообразным хлором под давлением
3.3. Термодинамика растворения газообразного хлора в растворах хлоридов
3.4. Термодинамика реакции гидролиза хлора в растворах хлоридов при повышенных давлениях
3.5. Влияние давления на газонаполнение электролита и напряжение
на электролизере
3.5.1. Газонаполнение
3.5.2. Влияние давления на напряжение при электролизе водного раствора хлорида калия
3.6. Влияние давления на некоторые электрохимические параметры хлоро-водородного герметичного источника тока
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Развитие различных отраслей промышленности связано с внедрением перспективных методов и технологий, направленных на повышение эффективности использования энергии и сбережения сырья.
Быстрые темпы роста производства хлора и хлорпродуктов обусловлены их широким применением в народном хозяйстве в качестве растворителей, инсектицидов, дезинфицирующих соединений.
Наиболее широкомасштабное практическое применение хлора связано с его отбеливающим действием. Для отбелки и дезинфекции используются водные растворы гипохлорита калия и хлорной извести. Развивается производство хлоратов натрия, магния и калия, вырабатываются в значительных количествах хлораты кальция и перхлораты щелочных металлов и аммония.
Хлорная подотрасль является базой для химической промышленности и смежных отраслей, основными продуктами которой являются хлор, каустическая сода, органические и неорганические хлорпродукты, а также оксиды этилена, пропилена и продукты их переработки.
Уровень мирового производства хлора достигает примерно 45 млн. тонн и объемы производства продукции хлорной подотрасли в мире растут; ежегодно на 1,5 - 2,0 % [1].
Водные растворы хлоридов находят широкое практическое применение при получении хлорсодержащих окислителей, а также в качестве фоновых электролитов при хлорировании органических и неорганических соединений.
По мере развития химической промышленности расширяется ассортимент хлорпродуктов, разрабатываются новые способы получения, и организуется производство большого числа неорганических и органических хлорсодержащих веществ, используемых в качестве катализаторов в химических синтезах, полупродуктов в производстве ряда химических товаров, коагулянтов, при очистке питьевой воды и канализационных стоков. Большое значение приобрело производство хлорсодержащих полимерных продуктов, в частности поливинилхлоридных смол и хлоропренового каучука, а также хлор-

содержащих растворителей (дихлорэтана, перхлоруглеродов, трихлорэтиле-на и продуктов хлорирования метана - четыреххлористого углерода, хлороформа, хлористого метилена и хлористого метила).
В настоящее время для получения многих химических соединений используются электрохимические методы, как безреагентные, селективные и легко автоматизируемые.
Хлорная промышленность является самой крупнотоннажной отраслью электрохимии, значительно превосходя по этому показателю электролитическое производство любого из цветных металлов [2].
Электролизом хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов получают различные хлорсодержащие неорганические и органические соединения [3, 4].
Однако, существенным недостатком известных электрохимических методов синтеза хлорпродуктов является их низкая скорость. Одной из причин этого является то, что для их производства используют гетерогенные реакции, протекающие на границе электрод-раствор, насыщенный газообразным хлором.
Интенсификация электрохимических реакций является важнейшей проблемой прикладной электрохимии. В полной мере это относится и к процессам синтеза хлорпродуктов.
Одним из способов интенсификации химических процессов, протекающих с участием газообразных веществ, является применение повышенных давлений и температур [5, 6]. Повышение давления является важным средством ускорения химических реакций с участием газообразных веществ в качестве исходных продуктов. Равновесие подобных реакций с ростом давления смещается в сторону образования конечных продуктов, что позволяет отнести повышение давления к положительным факторам для синтеза различных соединений [7, 8].
В частности, в работе [9] приводится технологическая схема получения хлора и щелочи натрия на фирме «Асах и Кемикл» при повышенных давле-

Анализ растворенного хлора проводится по следующей методике: при подкислении, насыщенной хлором пробы анализируемой жидкости протекает реакция по схеме:
С12 + 21' —> 12 + 2С1'
Выделившийся йод оттитровывают тиосульфатом натрия в присутствии крахмала. Концентрацию растворенного хлора определяют по уравнению:
_ аК -0,355-1000 X

где: X - концентрация хлора, (мг/л);
V - объем анализируемой воды, мл;
К - поправочный коэффициент для приведения концентрации раствора тиосульфата натрия к точно 0,01 Н;
а - объем раствора Na2S203, который идет на титрование.
Учитывая, что газообразный хлор является коррозионно-активным, и его растворение сопровождается образованием агрессивных химических соединений, все исследования проводились в условиях, предотвращающих контакт жидкой среды с металлической поверхностью.
2.2 Электропроводность Для определения электропроводности в автоклав помещали фторопластовый стакан с платинированными платиновыми электродами (рисунок 2.2) Для нивелирования действия газов на платиновые электроды последние после платинирования выдерживали длительное время в хлорной воде, в результате чего постоянная сосуда практически не изменяется со временем. Измерения электропроводности производились при оптимальной частоте 3000 Гц на приборе CONDUCTIVITY METER TYPE: OK -102/1.