Technische Elektrolyse Chlor-Alkali Silvia Ostendorf Technische Elektrolyse Chlor-Alkali

Inhaltsverzeichnis Grundlagen Diaphragmaverfahren Membranverfahren Amalgamverfahren Vor- und Nachteile der 3 Verfahren Fazit Quelle

Grundlagen Die Cholr-Alkali Elektrolyse dient der Herstellung von Chlor und Natronlauge

Diaphragmaverfahren Anode (aus Titan): Chlorid-Ionen werden zu Chlor oxidiert Kathode (aus Eisen): Wasser wird zu Wasserstoff reduziert Natrium-Ionen bilden mit Hydroxid-Ionen Natronlauge

Diaphragmaverfahren Diaphragma: besteht aus 5mm dickem Stahl-Lochblech, auf das Asbestfaser und eine Teflonschicht aufgebracht sind Flüssigkeitsspiegel im Anodenraum höher als im Kathodenraum Hydroxid-Ionen bleiben im Kathodenraum Natrium-Ionen wandern durch das Diaphragma

Diaphragmaverfahren Natronlauge enthält hohen Anteil an Sole Durch Eindampfen der Lösung trennt sich das NaCl ab und man erhält eine 50% Natronlauge, die noch etwa 1% NaCl enthält Salz wird erneut der Sole dem Elektrolyseprozess zugeführt

Diaphragmaverfahren

Diaphragma-/Membranverfahren Reaktionsgleichung Oxidation an der Anode 2 Cl- Cl2 + 2 e- Reduktion an der Kathode 2 H2O 2 H+ + 2 OH- 2 H+ + 2 e- H2 Gesamtreaktion 2 NaCl + 2 H2O 2 NaOH + Cl2 + H2

Membranverfahren Ähnlich dem Diaphragmaverfahren Diaphragma wird durch eine ca. 0,1mm dünne chlorbeständige Kationentauschermembran ersetzt Bestehend aus Polytetrafluorethen mit negativ geladenen SO3-Resten Anionen können nicht hindurch kaum durch NaCl verunreinigte Natronlauge

Membranverfahren Elektrolyse: 3,2-4,2Volt Natriumchloridkonzentration: 300g/L

Membranverfahren

Amalgamverfahren Anode: dicke, waagerecht liegende und mit Ruthenium beschichtete Titanplatte/ enthält Bohrungen zum Chlordurchlass Chlorid-Ionen werden zum Chlor oxidiert Kathode: flüssiges Quecksilber, fließt am Boden als 3-5mm dünner Film entlang Sole fließt in gleiche Richtung Natrium bildet mit dem Quecksilber Amalgam

Amalgamverfahren Amalgam-Zersetzer: Amalgam rieselt durch Graphitkörner, im Gegenstrom wird Wasser zugeführt Natrium reagiert mit Wasser zu konzentrierter Natronlauge und Wasserstoff 2 NaHg + 2 H2O 2 NaOH + H2 + 2 Hg

Amalgamverfahren Elektrolyse: bei 80°C / 4-5 Volt Stromstärke: (>) 300000A Natriumchloridkonzentration; 270g/L

Amalgamverfahren

Amalgamverfahren Reaktionsgleichung Oxidation an der Anode 2 Cl- Cl2 + 2 e- Reduktion an der Kathode 2 Na+ + 2e- 2 Na Reaktion im Zersetzer 2 Na + 2 H2O 2 Na+ + 2 OH- + H2 Gesamtreaktion 2 NaCl + 2 H2O 2 NaOH + Cl2 + H2

Diaphragmaverfahren Vorteile: Nachteile: Niedriger Energieaufwand Keine Umweltbelastung Bleichlauge/Chlorate können gebildet werden Nachteile: Durch NaCl verunreinigte Natronlauge Gesundheitsrisiken, wenn das Diaphragma aus Asbest besteht

Membranverfahren Vorteile: Nachteile: Umweltfreundlich, nicht gesundheitsschädlich Reine Endprodukte, im Chlor nur geringe Spuren von O2 kostensparend Nachteile: Membran empfindlich gegen Erdalkalimetallionen, welche sich festsetzten können Geringe Standfestigkeit und Lebensdauer der Membran

Amalgamverfahren Vorteile: Hoher Strombedarf Strikte räumliche Trennung (Bildung von Chlorknallgas-Gemisch verhindert) Konzentrierte NaOH frei von NaCl Hoher Strombedarf Umweltgefährlichkeit durch Quecksilber Hoher Reingungsaufwand der Abwässer

Fazit Membranverfahren ist am besten geeignet, da es Stromsparend und Umweltfreundlicher ist. Zudem erhält man ein reines Endprodukt.

Quelle http://www.seilnacht.com/Lexikon/chloralk. html http://de.wikipedia.org/wiki/Chloralkali- Elektrolyse#Membranverfahren