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    氫氧化鈉(燒堿)是一種重要工業(yè)原料，需要量很大，所以必須大量生產(chǎn)。工業(yè)上生產(chǎn)黨城都采用電解食鹽水溶液的方法，現(xiàn)在把這個(gè)工業(yè)制法的基本原理，設(shè)備和操作方法，原料和產(chǎn)品的處理等分段講述于下.

    化學(xué)原理我們已經(jīng)知道,當(dāng)直流電通過電解質(zhì)接液時(shí)，離子會(huì)作定向的移動(dòng)，而且分別在電極上放電發(fā)生氧化和還原反應(yīng)。

    那末，當(dāng)直流電通過食鹽(NaCD)水溶液時(shí)的情況怎樣呢?我們首先來(lái)考慮辯液中有哪些離子，氧化鈉是強(qiáng)電解質(zhì)，溶入水中即全部電離成離子:

NaC1----- Na++C1-

   同時(shí)我們知道，水雖是極弱的電解質(zhì)，但畢竟也有少量的電離:

H2O<--->H++OH-

   因此，在溶液里存在四種離子: Na+  Cl-  H+  OH- .

   當(dāng)通入直流電時(shí)，原來(lái)不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的離子，立即會(huì)定向移動(dòng): Na+和H+向陰極移動(dòng)，CI和OH-向陽(yáng)極移動(dòng)，

   在陰極的表而上，由于氫離子比的離子容易跟電子結(jié)合，所以氫離子首先從電極得到電子還原成中性氫原子，結(jié)合成氫氣分子從陰極放出:

2H++2e→2H，2H→H2↑

   而Na+仍留在溶液中。

   在陽(yáng)極的表面上，由于氧離子比氫氧根離子容易放出電子，所以氯離子首先失去電子，氧化成中性氯原子，結(jié)合成氧氣分子，從陽(yáng)極放出:

2C1--2e→2C1, 2C1→C12↑

 而OH-仍留在溶液中。

   這樣，電解食鹽水溶液的結(jié)果，得到了三種東西:在陰極上放出的氫氣在陽(yáng)極上放出的氯氣留在溶液中由Na+和OH-組成的氫氧化鈉(如圖

從圖里，不難看出將會(huì)有這樣的情況發(fā)生: (1)如果氨氣和氯氣從溶中出來(lái)在容器的空間內(nèi)混和了，會(huì)引起爆炸:(2)如果溶液中'，NaOH積聚太多，濃度逐漸增大，銀氣不迅速離開容善，而重新游解，它們就會(huì)發(fā)生下列反應(yīng):

C12+2NaOH = NaClO+ NaCl+H2O

                                                             次氯酸鈉

這樣使溶液含有雜質(zhì)了，

    因此，必須設(shè)法防止這些情況的發(fā)生，我們是否可以這樣設(shè)想:用一很薄隔膜使陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)分開，要求它既能防止氫氣和氯氣的混和，但又能讓溶液級(jí)慢地滲過，這樣因氫氣和氯氣在空間中不混和就不會(huì)發(fā)生煤炸了，而電解還能進(jìn)行，此外，在陰極區(qū)裝一一個(gè)導(dǎo)管，級(jí)慢而

不斷地讓溶液流出，同時(shí)在陽(yáng)極區(qū)也裝一個(gè)導(dǎo)管，緩慢而不斷地流入食鹽溶液以平衡之，這樣溶液中的氫氧化納濃度就不會(huì)變得太大，跟氯氣的副反應(yīng)就不會(huì)發(fā)生了。

    這個(gè)想法是能夠辦到的，而且事實(shí)上也的確行之有效的，在實(shí)際操作中，是用一種多微孔的、用石棉布制成的薄膜一一“隔膜”把兩極區(qū)隔開，用示意圖來(lái)表示，如圖2.3(6) 所示.

    最后應(yīng)該考慮一下，制成電解容器、導(dǎo)管和電極等的材料，我們知道，在反應(yīng)前后的物質(zhì)中，氯氣和氫氧化鈉是有腐蝕性的，因此必須要用能抗蝕的材料。電極要導(dǎo)電，又必須要用導(dǎo)電體。根據(jù)這樣要求，一般選用石墨板做陽(yáng)極，鐵板做陰極，鐵或陶器做容器和導(dǎo)管，至于具體的安排，則可以有各種形式了.

    工業(yè)用電解槽和操作過程 根據(jù)上述原理，工業(yè)用的電解槽有好幾種形式，主要的有水平式隔膜電解槽和垂直式隔膜電解槽兩種.

     1.水平式隔膜電解禮 這種電解槽是以陌膜水平地放置而命名的，如圖2-4所示，電解槽呈長(zhǎng)方形，用水泥制成，精里用瓷磚村里，上面有水泥制的益。電解槽里并列著幾個(gè)

    石墨制成的電極作為陽(yáng)極，陰極是用一塊和電解槽底面積相不需疾同標(biāo)網(wǎng)格上緊路省石棉布當(dāng)作隔股、精政行軟長(zhǎng)導(dǎo)管，食鹽游液可以從此連續(xù)地加入陽(yáng)板區(qū)。槽底有一紅吸臂，從此，燒堿溶液可以不斷流出，兩管都具有活門，可以調(diào)節(jié)流速，另外陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)各有一導(dǎo)管分別放出銀氣和氫氣。

    電解糟的操作是連續(xù)的:精制過的飽和食鹽溶液不斷地由情頂長(zhǎng)導(dǎo)管中級(jí)緩地注入陽(yáng)極區(qū)，透過隔膜流入陰極區(qū)，從槽底虹吸管中緩緩流出、維持一一定流速，使溶液保持一定深度，導(dǎo)管的端浸沒在電解 槽內(nèi)食鹽溶液里，防止陽(yáng)極區(qū)的氯氣從這個(gè)導(dǎo)管中逸出，氧氣(在飽和食鹽溶波里的溶解度比在水里的擠解度小得多)從陽(yáng)極區(qū)另一導(dǎo)管申放出，氫氣從陽(yáng)極區(qū)的導(dǎo)管放出，氫氧化鈉和沒有電解的食鹽的混和液一電解喊液，從槽底的虹吸管中緩緩流出，應(yīng)用虹吸管是為了防止空氣進(jìn)入陰極區(qū)食鹽溶波去，如果空氣與氫氣混和后就容易發(fā)生爆炸。

電解時(shí)電解槽里保持陽(yáng)根比較高的溫度-一約80~陽(yáng)梗

85"C左右.提高溫度，是為了增快離子的運(yùn)動(dòng)速度，

增強(qiáng)導(dǎo)電能力，從而誠(chéng)小電陽(yáng)，以節(jié)省電能的消

耗、但溫度也不應(yīng)過高，中電智照波否則將會(huì)增

加水分的蒸發(fā).

2.垂直式隔膜電解槽  電解槽的隔膜和槽底垂直的，

叫垂直式隔膜電解情，如圖2-5所示，它的特點(diǎn)是占地面積小，

電極量板狀也垂直于槽底，板狀電極的兩個(gè)面都接觸食鹽水

水容液，而且陽(yáng)極和陰極一個(gè)間隔一個(gè)地、平行地排列著，

電極的總面積很大，有利于氫敘化的生皮，其他和水平式隔膜

電解情完全相似。

    原料和產(chǎn)品的處理

    1.食鹽飽和溶液的精制為了提高電解效率，容液應(yīng)越獨(dú)越好，一般制成飽和辯液。由于工業(yè)用食鹽中常含有氧化鎂、氯化鈣等很多有害雜質(zhì)，它們不僅使制成的燒堿不純，而且在堿性溶液中，Ca++、Meg+等將生成氫氧化物(氫氧化鎂解)沉淀，堵塞隔膜孔釀，影響溶液的流通，所以溶液必須精制.精制的方法是很復(fù)雜的，將視雜質(zhì)而定，去除溶液里的Ca++、Mg++離子，可用碳酸鈉和氫氧化的，使生成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀，經(jīng)澄清后過濾即可:

2Na++CO3=+Ca++2C1- =CaCO3↓+ 2Na+ +2C1-

2Na++2OH-+Mg+++2Cl-=Mg(OH)2↓+ 2Na++2C-

其他如S0;離子也必須除去，可用氧化鋇使其沉淀出來(lái).

    2.燒堿水的處理  從電解槽里流出來(lái)的溶液是氫氧化的和未經(jīng)電解的食鹽的混和溶液，一般濃度約為10%的稀堿液，俗稱10度燒堿水。由于溶液中含有大量食鹽，一般不適合應(yīng)用，所以必須除去食鹽和濃縮溶液，處理方法是加熱蒸發(fā)，食鹽溶解度較小，蒸發(fā)過程中逐漸成晶體析出，使堿液的純度和濃度同時(shí)增大.濃縮到一定濃度后的燒堿密液可以直接供某些工業(yè)應(yīng)用，但也可以蒸發(fā)到全部水分除去為止，冷卻后成固體的燒堿供用，從蒸發(fā)析出的食鹽可再用來(lái)電解。

   3.氫氣和氧氣的收集  電解食鹽水的另外二種產(chǎn)品氫氣和氯氣也是工業(yè)上極重要的原料。它們的收集和處理方法已經(jīng)講過,這里不再重復(fù)了。

除了電解法以外，現(xiàn)在還廣泛應(yīng)用苛化法來(lái)制取苛化鈉，它是用純堿溶液跟熟石灰混和一起加熱:

2Na++CO3=+Ca++2OH-=CaCO↓+ 2Na++2OH-

這個(gè)復(fù)分解反應(yīng)由于生成難溶的碳酸鈣，反應(yīng)是可以完成的。