7.3.3. Электролиз раствора хлорида натрия в ваннах с ртутным катодом.
Элетролизёр – стальной ящик. Сверху он герметически закрывается крышкой из стали, пластмассы или резины (рис. 6.2):
Рис. 6.2. Электролизёр с ртутным катодом: А - электролизёр; Б - разлагатель; 1 - анод; ю2 - катод; 3 - ртутный насос.
Катодом является находящийся на дне слой ртути толщиной около 5 мм.
Анодом – графитовые стержни, проходящие через крышку ванны.
Ток к катоду подводят через дно ванны.
Основное отличие этого метода заключается в том, что на ртути разряжаются не ионы H3O+, а ионы Na+, так как вследствие большего перенапряжения на гладкой поверхности ртути потенциал разряда иона H3O+ намного больше, чем на железном катоде (до –2,0 В).
Разряд ионов Na+ облегчается образованием амальгамы натрия, поэтому потенциал разряда снижается до –1,3 В:
Na+ + ê → Na
Na + nHg = NaHgn
На графитовом аноде разряжаются ионы хлора и выделяется газообразный хлор:
Cl- - 2ê → Cl2
Хлор, собирающийся в ванне над электролитом, поступает через крышку по керамическим или пластмассовым трубам в общий коллектор.
Гидроксид натрия в электролизёре не образуется и водород не выделяется.
Амальгаму натрия, содержащую 0,1 – 0,3% натрия непрерывно выводят из ванны и разлагают горячей водой в другом реакторе – разлагателе.
Разлагатель – стальная закрытая коробка с дном, расположенным наклонно.
В разлагателе происходят электрохимические реакции с образованием гидроксида натрия и водорода:
Na → Na+ + ê
H2O + ê → OH- + 0,5H2
Na+ + OH- = NaOH
Разложение амальгамы ускоряется в присутствии графита (за счет образования гальванической пары), поэтому на дно ванны укладывают куски графита.
По ртутному методу жидкий гидроксид натрия получают без упаривания и с содержанием хлорида натрия не более 0,05%.