Ishqorlarga misollar va ishqorlar formulasi
LIOH-Litey gidroksidi
NaOH- Natriy gidroksidi
KOH-Kaliy gidroksidi
RbOH-Rubidiy gidroksidi
CSOH-Siziy gidroksidi
Ca(OH)-Kaltsiy gidroksidi
Sr(OH)2 - Stronsiy gidroksidi
Ba(OH)2-Bariy gidroksidi
1.3. Natriy gidroksid ishlab chiqarish usullari.
Natriy birikmalaridan, jumladan kaliy gidroksidini olish amalda juda kam ishlatiladi. Shuning uchun ham uning boshqa birikmalaridan qimmatligi bilan ajralibturadi. U faqat kaliy gidroksidi birikmalarining kompleks fizik-kimyoviy xossalarni namoyon qiladigan holatlardagina qo'llaniladi.
Natriy gidroksidini sanoatda olishning eng ahamiyatli usuli NaCl tabiiy tuzlarining suvdagi eritmalarini elektroliz qilib olishdir. Ushbu jarayon temir yoki simob katodlaridan hamda ionalmashinish membranalaridan foydalangan holda ketadi. Simob katodi bilan boradigan jarayon amalgamali usul deb nomlanib, katod va anod oralig'i esa diafragmen hisoblanadi. Natriy gidroksid olishning amalgamali usuli.
Asosiy texnologik bosqich elektroliz, asosiy qurilma elektrolizer, parchalovchi va simob nasosidan tashkil topgan elektrolit vannasidan iborat. Ushbu usulning mohiyati shundan iboratki, elektrolitik vannada simob nasosining 15 sm/s ta'sirida simob harakatga kelib, yopiq holdagi davriy egiladigan elektrolizyor va parchalagichlar orqali o'tkaziladi. Elektrolizyorning katodi simob oqimi hisoblanadi. Platina metali oksidlari qatlamlari bilan ishlov berilgan titan anodlari tushirilgan elektrolizyorda simob bilan bir qatorda uzluksiz ravishda qaynoq NaCl oqimi ham o'tadi (harorat 60-80° C). Natijada anodda gazsimon xlor ajraladi. Undan esa kimyo sanoatida turli xil maqsadlar uchun foydalanish mumkin. Simob katodida vodorod kationlari bilan birgalikda kaliy ionlari Na ham to'planib borib, amalgama NaHg (0,2% gacha) hosil bo'lishiga olib keladi. Amalgamali simob elektrolizyoming navbatdagi egilishida parchaloviga tushib, u yerda qaynoq suv va katalizator sifatida ishtirok etayotgan grafit yordamida quyidagicha reaksiyaga kirishadi:
2NaHg +2H2O=2NaOH + H2 +2Hg
Xalos bo'lgan simob yana elektrolizyorga qaytadi. Vodorod esa tozalashga yuboriladi. Elektrolizyordan chiqqan NaCl eritmasi uning tarkibidagi erigan xlordan xalos qilinib, boshqa konstruksion materiallar va aralashmalardan tozalanadi,
to'yintiriladi hamda anodlardan yuvib olinadi. Shundan so'ngi elektrolizga qaytariladi. Ushbu usul xlordan xalos qilingan va juda toza bo'lgan konsentrlangan kaliy gidroksid eritmasi olish imkoniyatini beradi. [6]
Natriy gidroksid olishning diafragmali usuli.
Natriy gidroksid olishning diafragmali usuli nisbatan arzon bo'lib, lekin kaliy gidroksidi tarkibida ozroq miqdorda xlor bo'ladi. Diafragmali usul bilan ishlaydigan elektrolizyorda qattiq holdagi asbest yoki polimer anodi qo'llaniladi. Katod va anod oralig'i g'ovaksimon to'siq - diafragma bilan ajratilgan bo'ladi. Bundan konstruksiyali qurilma ishqorlarni gazsimon xlor bilan reaksiya ketishiga barham berib, kaliy gipoxloridlari hosil bo'lishini oldini oladi va bizga kerakli bo'lgan kaliy gidroksidi olish imkonini beradi:
2NaOH + Cl₂- NaCIO + NaCl + H₂O
Temir katodida vodorod ionlari H' to'planib, suv molekulasi tarkibida
2H + 2e'= H₂
Ko'rinishida bo'ladi. Katodda NaCl ning neytral eritmasida quyidagi yarim reaksiya ketadi:
2H2O+ 2e=H₂+20H
O'z navbatida OH ionlari eritma tarkibida qoladi. Natijada kaliy gidroksidining 12% li eritmasi olinadi, mahsulotni quritish davomida kristall holatdagi ortiqcha NaCl ajratib olinadi. Shunday bo'lsada ushbu usul bilan yetarli darajada toza holdagi NaOH olib bo'lmaydi, lekin texnik NaOH olish mumkin.
Natriy gidroksid olishning membranali usuli.Natriy gidroksid olishning membranali usuli ham diafragmali usulga o'xshash bo'lib, anod va katodlar oralig'i kationalmashinish membranalari bilan ajralib turadi.
Membranali elektroliz usuli nisbatan toza holdagi mahsulot olish imkoniyatini beradi. Elektrokimyoviy ishlab chiqarish qatoridagi eng yengil, qulay usullardan biri bu simobli katod bilan elektroliz qilishdir. Ushbu usul bilan olingan kaliy gidroksidi diafragmali usul bilan olingan kaliy gidroksidiga nisbatan sezilarli darajada toza hisoblanadi. Ba'zi bir ishlab chiqarish turlari uchun bu juda muhimdir. Yana shuni ham aytish mumkinki, elektrolizning amalgamali usuli atrof-muhit uchun ham juda xavfli bo'lib, bug'latish natijasida atrof-muhitga simob metali tarqalishi mumkin. Membranali elektroliz usuli eng samarali bo'lgani bilan juda murakkab hisoblanadi. Elektrolizning amalgamali va simobli usullari 1885-1892-yillardan ma'lum bo'lsa, membranali usul esa faqat 1970-yillardan paydo bo'la boshladi. Membranali usulning ekologik xavfsizlik tomoni shundan iboratki, yuvish uchun ishlatilgan oqova suvlar tozalanib yana qaytadan ishlab chiqarishga qaytariladi, kanalizatsiyaga tashlab yuborilmaydi. Ushbu usuldan foydalanishda quyidagi vazifalar hal qilinadi: Xlorning siqilishi va bug'lanishiga barham beriladi, vodorod texnologik bug' sifatida ishlatiladi, xlor va uning birikmalarini atmosferaga gazsimon modda sifatida chiqib ketishiga yo'l qo'yilmaydi. Membranali elektroliz usuli bo'yicha mahsulot olishda jahonda Yaponiyaning Asahi Kasei kompaniyasi birinchi o'rinda turadi. Jahonda kaliy gidroksidi ishlab chiqarish asosiy tendensiyasiga membranali elektroliz usuliga o'tish kiradi.
Rossiyada kaliy gidroksidi ishlab chiqarishda asosan (000 "Kirovo-Chepetsk polimer zavodi", Kirov obl.) simobli va diafragmali usullardan foydalaniladi.
Natriy ishqori kaustik soda singari xlor ishlab chiqarishda qo'shimcha ajraladigan mahsulot hisoblanadi. Elektroliz jarayonida tuz (natriy xlorid) xlor va natriy ishqoriga parchalanadi. Shuning uchun kaliy gidroksid ishlab chiqarish texnologiyasining ahamiyatli tomoni bir xildagi elektroliz qurilmasida ham natriy gidroksidi (NaOH), ham kaustik soda (NaOH) ishlab chiqarish mumkin. Bu ishlab chiqarish korxonalariga kaustik soda o'miga ortiqcha kapital mablag'larsiz natriy gidroksidi ishlab chiqarishga o'tish imkoniyatini beradi yoki aksincha. Misol qilib Rossiyadagi 000 "KCHXK polimerlar zavodi" ni keltirish mumkin. Bu zavod 2006- yilda natriy gidroksidini sotishda qiyinchiliklar bo'lganligi uchun uning o'miga beshta elektrolizyorda natriy gidroksidi ishlab chiqarishga o'tdi.
Shunday bo'lsada, natriy gidroksidi ishlab chiqarish imkoniyatini beradigan yana bir qancha texnologik jarayonlar mavjud. Unga potashni (Na,CO,) so'ndirilgan ohakning (Ca(OH)2) suvdagi eritmasi bilan qayta ishlash kiradi. Bu kaustifikatsiyalash usuli deyiladi.
Na2CO3 + Ca(OH)2=2NaOH + CaCO3
Kalsiy karbonat cho'kmasi filtrlanadi, filtrate esa nikelli reaktorlarda bug'latiladi. Kaliy gidroksididagi namlikni yo'qotish uchun vakuum ostida 360- 400°C da ushlab turiladi.
Elektrolizyorlar yaxshi tabiiy ventilyatsiyaga ega bo'lgan bir qavatli binolarga joylashtirilgan bo'ladi. Ayrim shollarda bino yertilali inshoatlarga ega bo'ladi va bunga ishqorni yig'uvchi va boshqa yordamchi qurilmalar joylashtiriladi. Elektr toki bilan ta'minlash 380-825 V kuchlanishli, yarim o'tkazgich ko'proq tarqalgani uchun 420V kuchlanishli to'g'rilagichlar orqali amalga oshiriladi.
Eritma bilan ta'minlash uchun o'lchovli idishlardan o'z oqimi bilan beriladi. Beriladigan eritma miqdori avtomatik rejimda boshqariladi. Sexda elektrolizyorlar oddiy bir qator qilib o'rnatiladi. Ikki qator orasida har bir tayanch konstruksiyalarga xlor va vodorod yig'uvchilar qo'yilgan. Eritma va ishqor o'tkazuvchilar yerga joylashtirilgan.
Xloming miqdori yuqori darajada bo'lsa insonga, atrof-mushitga ta'siri va vodorod bilan arlashmasi portlash hosil qilish mumkin shuning uchun xlor ishlab chiqarish sexlarida texnika xavfsizligi qoidalariga rioya qilish uchun maxsus talablar qiyiladi. Bulardan eng muhimi: elektrolizyor va trubalari to'liq germetiklash va binoni yaxshi ventiliyatsiya bilan ta'minlashdir. Katod bo'shlig'ida vodorodning xlor bilan aralashma hosil qilishini ogohlantirish uchun anodga nisbatan chuqur vakuumni ushlab turishdir. Eritma balandligi anod bo'shlig'ida diafragma balandligidan kam bo'lmasligi kerak.
Natriy xloridning suvli eritmasi elektroliz qilinganda qattiq katodlarda vodorod Ha ajralib chiqadi.
H₂O+e→OH+H (ads).
Adsorblangan vodorod atomi molekulyar vodorodni hosil qiladi
2H(ads)→ H₂
Vodorodning ajralishi standart potensiali -0,828 V ga teng. Agar ajralish sharoiti standart haroitdan farq qilsa, vodorod ajralish muvozanat potensialini eritmadan quyidagi formula bo'yicha hisoblab topish mumkin.
EH=EH0 + lg ʄ OHCOH
Bu yerda, OH, COH -gidrooksil ionlarning aktivlik koeffitsiyenti va ularning konsentratsiyasi.
Xlor ishlab chiqarish sanoatida faqat Ct.3. markali pilatina ishlatiladi. Quyidagi rasmda 75° C da natriy xlorid ishqoriy eritmada (1) po'lat va (2) temirning qutblanish egri chizig'i tasvirlangan.
Pilatina katodda natriy ionlari ajralishi amaliy jihatdan mumkin emas, reaksiyaning standart potensiali ham xuddi shunday, juda katta manfiy qiymatga ega -2,714 V ga teng.
Na+ +e→ Na
Anodda ajralib chiqqan xlor qisman elektrolitda eriydi. Erigan xlomning miqdori eritmadagi NaCl natriy xlorid konsentratsiyasi va temperaturaga bog'liq. Eritmada suv va erigan xlor orasida muvozanat irnatiladi.
HCIO+ HCl (a) yoki Cl₂+ OH Cl₂+ H₂O
HCIO + Cl→ (b)
HCIO kislota juda kam dissotsialanadi. Xuddi NaCl natriy xloridning konsentrlangan eritmasida erkin hosil bilgan HCIO kislota anod oldidagi eritma tarkibidagi ionlari unchalik o'zgarmaydi va juda kam CIO ionlari hosil bo'ladi, bu elektrolizga ta'sir qilishi mumkin emas. Biroq agar OH ionlar miqdori oshsa, diffuziya yoki mexanik aralashtirish tufayli, u holda HCIO kislotaning erkin neytrallanishi uchun yaxshi dissotsialanadigan tuzi hosil bo'ladi.
OCIO- NaCIO+H₂O-HCIO+ NaOH+Na+ H₂O (v)
HCIO kislotaning neytrallanishi reaksiya (b) muvozanatini ungga siljitadi va yangi miqdordagi xlorning erishi uchun imkoniyat yaratadi. Agar ishqor miqdori katoddan berilsa, hosil bilgan xlorning ekvivalent miqdorida, u holda HCIO kislota tuzi hosil bilishi uchun to'liq sarflanadi. Bu holda elektrolizda xlor ajralib chiqmaydi, balki HCIO kislota tuzlari hosil bo'ladi:
CIO-Cl₂+2OH- + CI-+N₂O
C lO ionlarining hosil bilishi elektroliz borish jarayoni tubdan o'zgartirib yuboradi, xuddi shunday bu ionlar razryadlanishi hosil bo'ladi, anodda potensialning kamligi Cl ionlariga nisbatan
|
