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电解制氯酸钠/高氯酸钠(制取高氯酸铵/ap的原材料)
2025/07/26
IP:江苏

先提出些我认为比较重要的问题

1 电极的选择

制取氯酸钠时我选择的电极为钌铱钛,高氯酸钠时我用的是二氧化铅。我也试过铂片电极,但是价格昂贵,5*5mm便花了我80块钱,而且3天后铂片脱落,维修费更是要90块钱,不是太推荐。但是淘宝上钌铱钛和二氧化铅的价格也好不到哪去,100*50mm钌铱钛170,100*50二氧化铅200。这里我非常推荐b站up会飞的猪哈哈哈哈哈哈制作的钌铱钛(50)和二氧化铅(45)价格算是白菜价了,本次制取我便选择了他的电极,这是他的闲鱼店铺

Screenshot_2025-07-26-18-11-15-635_com.taobao.idlefish.jpg

2 电源选择

电源我用的是5v40a的开关电源,不过最好在mos管贴着的那片铝片旁加个5v的散热风扇,不加的话温度有点烫手。

3 发热问题

电极表面积越大电解槽电阻越小,电解槽用50*100的钌铱钛电极时4.1v便能达到10a左右(阴间和阳极间距10mm)

大电流也导致电阻大的地方发热严重,就比如电极和导线连接处,导线和电源连接处,以及导线。导线我选的是6平的铜芯线(细导线烫手)6平导线电解时摸起来温温的。最吓人的是电极和导线连接处,起初我是直接把铜线绕在电极上的,但是一会就氧化发黑,水一滴就沸腾。片状电极一般上面都有个孔,那个就是专门用来固定铜鼻子的Screenshot_2025-07-26-19-11-17-223_com.xunmeng.pinduoduo.jpg

只需要把导线和铜鼻子连接好(锡焊),在用螺丝和螺母把铜鼻子和电极固定就行(导线和电源连接处也这么搞,不过铜鼻子有点大,要磨小一点才能和开关电源连接),就像这样(尽量拧紧些)

IMG_20250720_171454.jpg

这样发热就不严重了,虽然还是烫手但是水滴上去不会沸腾。

电解时电解槽也会发热,电流相同的情况下电压越高发热越严重,但是电解时温度升高又能促进反应,制氯酸钠时保持在70-80℃左右,制高氯酸钠保持在40-60℃左右,因此要放在水里降温,不然水可能就开了。

4 电解时电解槽电阻怎么改变

电解时电解速度主要由电流决定,电流越大电解速度越快,电压尽量保持在5v左右。为了在低电压情况下获得高电流,就要降低电解槽的电阻(欧姆定理应该知道吧)降低电阻可以选择以下方法

1 减小阴极和阳极的距离

2 增大溶液的离子浓度

3 增大阴极和阳极的表面积

4 合适的温度(制氯酸钠时70-80,高氯酸钠40-60)

好了,让我们开始氯酸钠的制取吧🙃

首先先组装电解槽(这是制高氯酸钠用的电解槽,制氯酸钠的电解槽正在用,不方便拍照,两个电解槽其实都差不多,只不过制氯酸钠的电解槽阳极为钌铱钛,制高氯酸钠的电解槽阳极为二氧化铅,阴极都为钛网)

IMG_20250726_193058.jpg

固定的胶水我选的是704硅橡胶,别用热熔胶,会化掉。我在两个电极之间挤了大量的704,这样2个电极固定的死死的(你们也可以试试四氟螺丝加螺母,也能固定)就不会出现阴极和阳极触碰导致短路了。用纯净水调配氯化钠的饱和溶液,并用稀盐酸(只能用盐酸)把ph值调到5-6。溶液别装太满,不然电解时溶液会从罐子里‘爬’出来,在罐子上形成结晶。我还在电解槽上装了个宝塔头用来连接软管排废气(排窗外,氢气还是太恐怖了)你们可以试试不锈钢材质的,我铜材质的腐蚀严重。你们最好在电解槽上装个玻璃温度计,我也想装的,但是快递给我发了个空包,就不装了。

然后开始电解,40度以下生成的是次氯酸钠,40度以上生成的是氯酸钠,70度以上反应速度加快。我的电压电流是4.1v10a。我在电解槽底部投入了大量氯化钠固体来保证氯化钠能不断的补充。刚开始会有氯气溢出(淀粉碘化钾试纸变色)1小时后不在溢出来,电解槽温度上升,4小时后达到70度,我也开始用水浴降温,并不断调整水量使温度保持在70-80℃

VID_20250712_160209.mp4 点击下载

电解时爬晶严重(电极温度高,且溶液温度也高)因此我每天都要用尖镊子清理电极上的晶体,并且补充纯净水。5天(120小时)后把电解液和底部没反应的氯化钠固体分离,顺便把电解槽清理了一下,再把电解液(不含氯化钠固体)倒回电解槽继续电解,我顺便取了点电解液测量是否含氯酸根,取电解液加入饱和氯化钾,如果有氯酸根多就会出现氯酸钾沉淀

VID_20250716_171344.mp4 点击下载

这里出现了大量氯酸钾,说明氯酸钠含量高。

后2天只补充氯化钠饱和溶液而不是水,第7天(168小时)后当我打开电解槽发现底部出现氯酸钠结晶IMG_20250719_160424.jpg此处电解液80度,析出了氯酸钠晶体,说明溶液处于高度饱和状态,我也是非常高兴好吧😀(如果没有析出结晶说明氯酸钠浓度还不够,可以蒸发溶剂,降温后也会出现氯酸钠结晶)

倒出电解液并加热使析出的氯酸钠全部溶解,趁热抽滤,得到了看着很清澈的氯酸钠溶液,并降温使氯酸钠析出,测量此时的温度和质量结合溶解度推断出氯酸钠含量为750克。这里面还含有许多没反应的氯化钠,所以还要结晶提纯一下(听说二氧化铅不适合电解大量氯化钠)先降温到0℃使大部分氯酸钠析出IMG_20250719_160209.jpg

(这是40度时析出的结晶,0度的忘拍了)

氯酸钠结晶和水晶一样,所以先捣碎后在过滤。由于氯酸钠超高的溶解度,0℃时溶解度为79g,所以滤液含有许多氯酸钠,所以要回收利用。

先把滤液浓缩到1/3体积,浓缩过程中析出了没反应的氯化钠,先趁热过滤掉氯化钠再降温到0℃。捣碎并过滤析出的氯酸钠。IMG_20250720_105014.jpg

这就是7天生产的氯酸钠(大部分氯化钠留在了溶液中或过滤掉了)由于我要的是高氯酸钠,所以没有烘干,直接调配成40度时的氯酸钠饱和溶液。



好了,让我们开始制高氯酸钠吧🙃

由于二氧化铅电解槽2个电极间距为30mm,所以我提高电压才能达到8a,

电解时的电压电流为5.6v8a,并且保持温度在40-60左右,阳极副反应比较严重(主要为析出氧气和臭氧)但是这个过程电流效率本来就低,所以不用在意。但是液面下降很快,第三天电极只有一半在液面下,所以换了个小的电解槽,这样整个电极又能在液面下了。我还顺便测了一下是否含高氯酸根。IMG_20250726_180327.jpg

加入氯酸钾饱和溶液,析出了溶解度更小的高氯酸钾,说明电解液有高氯酸钠(不能用氯化钾,因为如果溶液含有氯酸钠的话会析出氯酸钾,干扰现象)我又测了一下是否还有没反应的氯酸钠。把电解液滴入盐酸,如果只有高氯酸钠,则会生成氯化钠和高氯酸,盐酸浓度高会看到氯化钠沉淀。如果还有氯酸钠的话会产生氯气和二氧化氯,现象为产生气泡和变黄。我的现象是溶液变黄,晃动产生气泡,说明氯酸钠没有完全转变为高氯酸钠,需要继续电解。(忘记拍视频了)

第6天(132小时)加入浓盐酸,产生了氯化钠沉淀,1分钟后溶液还是无色,说明氯酸钠完全转变为高氯酸钠。IMG_20250726_180421.jpg

高氯酸钠也制备好了,如果要搞ap的话一定要把氯酸钠全部电解为高氯酸钠,不然复分解制高氯酸铵会出现氯酸铵,氯酸铵非常危险,水溶液加热会分解,所以要尽量减少高氯酸钠中的氯酸钠含量。


补充(粗略讲述了复分解和提纯过程)

高氯酸钠电解完第三天我通过复分解把高氯酸钠制成了高氯酸铵

NaClO₄ + NH₄Cl → NH₄ClO₄ + NaCl

VID_20250729_200046.mp4 点击下载

降到0℃后抽滤得到了一大杯高氯酸铵

IMG_20250730_104307.jpg

随后重结晶提纯(调制成85度时的饱和溶液)

VID_20250730_112554.mp4 点击下载

最后用冰乙醇冲洗3次,干燥后得到了435克高氯酸铵。取10克混成pap669燃料。蓝紫色的光,不会出现明显的黄光,可见钠离子除去的差不多了。

lv_0_20250731211214.mp4 点击下载

[ 修改于1年3个月前 - 2025/07/31 22:22:29 ]
+25
科创币
虎哥
2025/07/29
除了实验,理论也要深入了解,为方案提供依据。
1年3个月前IP:广东
945848
1楼

如果是定做的电极,其实可以要求钛网钻孔后再镀层。装上四氟螺栓就可以保证电极间距很小又不会短路。

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评论(2)
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