Základy chemických technologií 2014

ELEKTROCHEMICKÉ VÝROBNÍ PROCESY

PROCESY VYUŽÍVAJÍCÍ VZÁJEMNÝCH PŘEMĚN ELEKTRICKÉ A CHEMICKÉ

ENERGIE

DĚLÍ SE NA:

1) PROCESY ELEKTROLYTICKÉ: V ROZTOKU ČI TAVENINĚ PROBÍHÁ

ELEKTROLÝZA

PŘÍKLADY: VÝROBA NaOH, KOH, H2O2, Al, alkalické kovy

2) PROCESY ELETROTERMICKÉ: V PRŮBĚHU PROCESU SE

ELEKTRICKÁ ENERGIE MĚNÍ NA TEPLO, KTERÉ UMOŽŇUJE PROVÉST

REAKCI

PŘÍKLADY: VÝROBA SiC, CaC2

Základy chemických technologií 2014

OBECNÉ USPOŘÁDÁNÍ ELEKTROCHEMICKÉ SOUSTAVY

RŮZNÁ ZAŘÍZENÍ:

1) GALVANICKÝ ČLÁNEK – BEZ PŘÍVODU ENERGIE, SLOUŽÍ K VÝROBE ELEKTRICKÉ ENERGIE

2) ELEKTROLYZÉR – CHEMICKÁ REAKCE PROBÍHÁ PŘI DODÁNÍ ELEKTRICKÉ ENERGIE ZVNĚJŠKU, OBVYKLE STEJNOSMĚRNÝ PROUD O NÍZKÉM NAPĚTÍ

Základy chemických technologií 2014

VÝROBA Cl2 A NaOH (KOH)

SUROVINY: NaCl, KCl

PRINCIP: ELEKTROLÝZA ROZTOKU

DĚJE PROBÍHAJÍCÍ PŘI ELETROLÝZE ROZTOKU:

ANODA (+): 2 Cl- → Cl2 + 2 e- hlavní reakce

(grafit) 4 OH- → O2 + 2 H2O + 4 e- vedlejší reakce

KATODA (-): H2O + 2 e- → H2 + 2 OH-

(železo)

CELKOVÁ REAKCE: 2 NaCl + 2 H2O → H2 + Cl2 + 2 NaOH

PŘI VÝROBĚ JE SNAHA O POTLAČENÍ VEDLEJŠÍCH REAKCÍ (VÝVIN O2 A

ROZPOUŠTĚNÍ Cl2 ZA VZNIKU CHLORNANU)

VZNIKAJÍCÍ O2 LIKVIDUJE ANODU

Základy chemických technologií 2014

DIAFRAGMOVÁ ELEKTROLÝZA

PŘI ELEKTROLÝZE JE ANODOVÝ A KATODOVÝ PROSTOR ODĚLENÝ

PŘEPÁŽKOU, ABY SE NEMÍCHALY ROZTOKY KOLEM ELEKTROD

PŘEPÁŽKA (DIAFRAGMA) – OBVYKLE Z AZBESTU

REAKCE BEZ DIAFRAGMY:

2 NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O

6 NaOH + Cl2 → NaCl + 5 NaClO3 + H2O

VÝSLEDNÝ ROZTOK PO ELEKTROLÝZE OBSAHUJE MIMO NaOH I

NEZREAGOVANÝ NaCl (ASI 3%), KTERÝ SE PRAKTICKY NEDÁ ODDĚLIT

NEHODÍ SE NA NĚKTERÉ VÝROBY (VISKÓZOVÁ VLÁKNA)

Základy chemických technologií 2014

DIAFRAGMOVÝ ELEKTROLYZÉR

Základy chemických technologií 2014

AMALGÁMOVÁ ELEKTROLÝZA

SUROVINY: NaCl, KCl

PRINCIP: ELEKTROLÝZA ROZTOKU NEBO TAVENINY

DĚJE PROBÍHAJÍCÍ PŘI ELETROLÝZE ROZTOKU:

ANODA (+): 2 Cl- → Cl2 + 2 e- hlavní reakce

(grafit) 4 OH- → O2 + 2 H2O + 4 e- vedlejší reakce

KATODA (-): Na+ + e- → Na0

(rtuť) rozpouští se ve rtuti na amalgám a nereaguje s

vodou

VEDLEJŠÍ REAKCE NEPROBÍHAJÍ

AMALGÁM SE ROZKLÁDÁ VODOU V ROZKLADNÉM ŽLABU A ZÍSKANÝ NaOH JE ČISTÝ, NEOBSAHUJE NaCl

Základy chemických technologií 2014

POUŽITÍ PRODUKTŮ

Cl2: TRANSPORTUJE SE ZKAPALNĚNÝ (LAHEV S ŽLUTÝM PRUHEM)

VODÁRENSTVÍ, VÝROBA HCl, AlCl3, FeCl3, CHLOROVÉ VÁPNO,

PESTICIDY, CHLOROVANÁ ROZPOUŠTĚDLA, PLASTY

NaOH: SYNTETICKÁ VLÁKNA (VISKÓZA), PLASTY, CELULÓZA A PAPÍR,

MÝDLO

H2: VÝROBA HCl

OBSAHUJE STOPY RTUTI – NESMÍ SE POUŽÍVAT V

POTRAVINÁŘSTVÍ

NAVAZUJÍCÍ VÝROBY – PRODUKT Z JEDNÉ VÝROBY JE SUROVINOU V

DRUHÉ (H2 A Cl2 → HCl

Základy chemických technologií 2014

VÝROBA Cl2 A NaOH V ČR

SPOLANA NERATOVICE

VYRÁBÍ A PRODÁVÁ VŠECHNY PRODUKTY Z TÉTO TECHNOLOGIE

VYPLÝVAJÍCÍ : CHLÓR

CHLORNAN SODNÝ

KYSELINA CHLOROVODÍKOVÁ

V PODNIKU NA TYTO ANORGANICKÉ VÝROBY NAVAZUJÍ TAKÉ

VÝROBY ORGANICKÉ – VÝROBA PVC

Základy chemických technologií 2014

VÝROBA Al

SUROVINY: BAUXIT – SMĚS HYDRATOVANÝCH OXIDŮ HLINÍKU,

ŽELEZA A KŘEMÍKU

PRINCIP: ELEKTROLÝZA ČISTÉHO Al2O3 ROZPUŠTĚNÉHO V

TAVENINĚ KRYOLITU Na3 Al F6 (NEZANÁŠÍ DALŠÍ PRVKY)

ELEKTRODOVÉ DĚJE: Al3+ + 3 e- → Al

POSTUP: 1) PŘÍPRAVA ČISTÉHO Al2O3 - VYLUHOVÁNÍ BAUXITU

POMOCÍ NaOH, HYDROLÝZA VZNIKLÉHO HLINITANU NA Al2O3

2) ELEKTROLÝZA Al2O3 V KRYOLITU

POUŽITÍ Al: KONSTRUKČNÍ MATERIÁL – LETECTVÍ, AUTOMOBILOVÝ A

LODNÍ PRŮMYSL, VE SLITINÁCH PRO MOTORY

VELMI DOBRÝ VODIČ, ODOLNÝ – PASIVACE Al2O3

OBALOVÝ MATERIÁL

Základy chemických technologií 2014

VÝROBA Al

Základy chemických technologií 2014

PROBLÉMY PŘI VÝROBĚ Al

PROCES VYSOCE ZATĚŽUJÍCÍ ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ (PŘÍPRAVA

SUROVINY, VLASTNÍ ELEKTROLÝZA)

2010 AJKA, MAĎARSKO – PROTRŽENÍ HRÁZE ODKALOVACÍ

NÁDRŽE MÍSTNÍ HLINÍKÁRNY

ALKALICKÉ KALY PŮVODEM Z VÝROBY Al2O3 ZKONTAMINOVALY

OKOLNÍ KRAJINU, V SOUVISLOSTI S HAVÁRIÍ ZAHYNULO 10 LIDÍ