Электролиз из раствора с целью получения хлора

[Brom]

Стоит задача получать хлор и попутно цинк из хлорида цинка. Процесс организовал из водного раствора с концентрацией по металлу 150-200 г/л. С цинком проблемы нет, осаждаю его на катоде из цинка, хлор получаю на графитовом аноде. Анодную зону выполнил из кварцевой трубы, соединенной с обрезанной воронкой Шотта (с целью разделения катодной и анодной зон). Но вот беда, как только я организовываю процесс с использованием диафрагмы, у меня значительно возрастает напряжение при запрашиваемой силе тока, что в принципе очевидно из-за возникающих диффузионных затруднений. Поскольку мой источник способен выдавать макс. напряжение в 30 В, то объем получаемого хлора мне недостаточен. Вопрос, есть ли какая-либо диафрагма или возможно конструкция электролизера с разд. анодной и катодной зонами, которые минимально понизили бы производительность моего процесса и при этом минимизировали бы проникновение хлора в раствор катодной зоны. Процесс организации "хлорной фабрики" из расплава хлорида цинка на данный момент не рассматривается, т.к. процесс необходимо в день не по разу запускать и останавливать, что с расплавом не очень экономично и удобно, да и конструкция электролизера в этом случае также требует решения ряда задач.

[Brom]

Прошу прощения, но форумы как полезный источник профильной информации я почему-то открыл для себя только сейчас, поэтому несколько часов поиска информации дали следующие ответы на мною поставленный вопрос:
Асбест - наиболее часто встречающееся на форумах предложение. Используется на большинстве производств (к слову сказать этот материал я попробовал, и мне не понравилось: принципиальных отличий от керамической диафрагмы я не увидел, зато размокание асбеста и его переход в раствор наблюдал отчетливо. Но тем не менее, хочу еще раз попробовать именно с тканью, а также с различными конструкциями диафрагм на основе асбеста).
Кирпич (есть у меня крупнопористый шамот, обязательно попробую).
Стекловата (тоже любопытно попробовать, с ней думается легче всего работать).
Цемент с различными вкраплениями, которые в определенных средах растворимы, что приводит к формированию пор (для меня на данный момент наиболее трудоемкий вариант)
Ионообменные мембраны (проявляют высокую электропроводность, что для меня особенно интересно).
От себя еще добавлю, что пробовал разделять анодную и катодную часть расстоянием (конструировал спец. электролизер, где анодная зона соединялась с катодной в нижней части туннелем длиной около 0.5 м, заполненным этим же раствором), но диффузия меня обхитрила). Зато смотрелось очень красиво, как растворенный хлор медленно но верно по этому туннелю ползет в сторону катода.

[Xey]

Brom в сообщении #562917 писал(а):

которые минимально понизили бы производительность моего процесса и при этом минимизировали бы проникновение хлора в раствор катодной зоны.

Brom в сообщении #562987 писал(а):

Зато смотрелось очень красиво, как растворенный хлор медленно но верно по этому туннелю ползет в сторону катода.

Может быть над электродами откачивать газы (поддерживать вакуум) , тогда растворение понизится. Но это расход энергии (лишний ?).

Можно слабый встречный поток электролита. А из анодной зоны сливать в емкость , за ночь улетучится.

Видимо к катоду хлора ползет немного, ну и пусть, он же там не мешает, основной то хлор выделяется в виде пузырьков.

А что должна пропускать и задерживать мембрана?

[Gravist]

Для производства хлора необходимо получение лицензии! А это ой-ой-ёй что за процедура! И сколько будет стоить подобное разрешение, плюс постоянный надзор госорганов. Оно вам надо?
Погуглите "купить жидкий хлор", дешевле обойдётся разрешение на применение.

[arseniiv]

(Оффтоп)

Xey в сообщении #563038 писал(а):

Видимо к катоду хлора ползет немного

Ха-ха. И правда смешно.

[Brom]

Xey в сообщении #563038 писал(а):

Brom в сообщении #562917 писал(а):

которые минимально понизили бы производительность моего процесса и при этом минимизировали бы проникновение хлора в раствор катодной зоны.

Brom в сообщении #562987 писал(а):

Зато смотрелось очень красиво, как растворенный хлор медленно но верно по этому туннелю ползет в сторону катода.

Может быть над электродами откачивать газы (поддерживать вакуум) , тогда растворение понизится. Но это расход энергии (лишний ?).

Можно слабый встречный поток электролита. А из анодной зоны сливать в емкость , за ночь улетучится.

Видимо к катоду хлора ползет немного, ну и пусть, он же там не мешает, основной то хлор выделяется в виде пузырьков.

А что должна пропускать и задерживать мембрана?

Спасибо за ответ, по поводу вакуума в анодной зоне, для меня это значительные затраты (приобретение вакуумного насоса), пока что я на это не готов, а вот насчет встречного потока с откачкой электролита - это интересно, тем более в анодной зоне почему-то значительно повышается кислотность (думал, что образующийся хлор взаимодействует с водой с получением солянки, но почитал, оказывается химия тут значительно сложнее, еще не разбирался). Только я пока не приложу ума как это организовать, посоветуйте что-нибудь.
Хлор взаимодействует с металлом, который валится с катода и, как я написал выше, повышает кислотность (в анодной зоне рН опускался до -0.5). Когда я не ставил диафрагму, у меня после нескольких часов электролиза начиналось активное растворение металла да и повышение кислотности способствует уменьшению перенапряжения водорода на катоде, что тоже не есть хорошо.
Хотелось бы, чтоб мембрана не пропускала растворенный хлор, но оказывала минимальное воздействие на кинетику процесса. Я проверял, брал заведомо большие площади анода и катода, увеличивал их в процессе опыта - кол-во пропускаемого тока увеличивалось незначительно, но стоит мне убрать диафрагму, как напряжение значительно снижается, а ток не менее значительно возрастает.

-- 23.04.2012, 23:04 --

Gravist в сообщении #563056 писал(а):

Для производства хлора необходимо получение лицензии! А это ой-ой-ёй что за процедура! И сколько будет стоить подобное разрешение, плюс постоянный надзор госорганов. Оно вам надо?
Погуглите "купить жидкий хлор", дешевле обойдётся разрешение на применение.

Вы абсолютно правы, как не парадоксально, но именно по этому я и горожу огород. Для закупа хлора надо кучу разрешений, а вот если хлор получать и тут же его далее пускать в следующую стадию процесса, то ничего, жить можно, по крайней мере я на это надеюсь.

[TupaHo3aBp]

На аноде у Вас кроме выделения хлора идет окисление молекул воды, с выделением кислорода и отщеплением протонов. Они и подкисляют электролит возле анода.

[Gravist]

Brom в сообщении #563155 писал(а):

... если хлор получать и тут же его далее пускать в следующую стадию процесса, то ничего, жить можно, по крайней мере я на это надеюсь.

Тем не менее, физхимию производственного процесса вам придётся таки согласовывать, и, увидев в промежуточном инградиенте букафки "хлор (Cl)", госнадзор предпримет все меры, дабы не пущать технологию с производством "особо опасного".
Поинтересуйтесь размерами платежей за производство Cl, а также размерами штрафов за превышение параметров. Короче - начните с экономики задуманного, сейчас не советские времена.
И почему именно хлор? Ничем не заменить? Кстати для инфы: Европа отказалась от закупок продукции, произведённой с применением хлора.

[alien308]

Вы уверены, что затруднения в процессе связаны с диффузией, а не с конвективным переносом? Какое pH в анодной и катодной зоне? Возможно надо немного подкислить электролит для смещения равновесия реакции образования гипохлорита в сторону выделения хлора. Как вариант диафрагмы -- два слоя стеклоткани с зазором между ними. Одна из мер для увеличения выхода хлора это увеличить плотность тока на аноде (без фанатизма) и уменьшение времени контакта выделяющегося хлора с раствором.
Вы получаете бром из морской воды или подземных рассолов? Тогда можете использовать в качестве окислителя гипохлорит кальция и подкислять соляной кислотой. Непосредственно в исходном растворе без промежуточного получения хлора.

[PSP]

А если получать хлор при электролизе расплава хлорида железа :
$FeCl_2=Fe+Cl_2$ ?

[Droog_Andrey]

Намного проще будет использовать расплав $\mathrm{FeCl_3}$.