电解氯化钠制备SP
interesting 2020-3-13原创 化学与化工

    文字部分

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首先先说一下本人电解遇到的一些问题,以及解决方案

  1. 电极选择:阳极 首先,阳极选择是第一想到的,首先考虑的是石墨电极,这个的优点是价格便宜,拆电池就能得到,缺点是电解时,若ph太高或电流密度太大的话,会强烈腐蚀电极,固定电极也是个问题,而且电解后溶液会有较多杂质,拆的时候注意去除二氧化锰。第二是钛阳极,先说下我买的价格,大概参考下,10*10铱钽150,钌铱120。打字麻烦,上图了,目前觉得铱钽也可以用

    Screenshot_2020_0313_220809.jpg

    Screenshot_2020_0313_221038.jpg

    然后是阴极,不锈钢的可以用,不建议用重铬酸钠,最好镀铬的,也可以减少阴极还原,还有注意算下电阻,太细的话很烫

  2. 电解液的浓度,查了文献,工业制取氯酸钠时是用90g/L的,换算下来9g每100ml

  3. 酸碱度:调节酸碱度会改变电流效率根据文献,ph在6-6.5可取,不调节ph电流效率会低于2/3

    Screenshot_20200313_232509.JPG

  4. 电解理论时间,根据m=M*I*t/(96500*n)来算

    例:溶液中氯化钠质量为58.5g,可以产出122.5gSP,带入122.5g=122.5g/mol *I*t/(96500*8)

  5. 电解槽 这个我没想好,以前用一个方形装醋的瓶子,试过一次,但电阻没算好,导致棒子给烫坏了

  6. 电源选择根据电极选择来定,石墨的话建议就手机充电器,挺好😊不过时间长点,钛阳极根据推荐电流密度来算,电压不超过5v

  7. 电解时,会释放一点氯气,注意通风

  8. 最后安全问题不容小觑,制备后会存在一些氯酸盐,可能会造成伤害,需要除杂

  9. 另外一个容易忽视的安全问题,电解产生氢气,氢气的爆炸极限范围很广,千万注意


[修改于 3 个月前 - 2020-03-15 23:29:17]

来自:化学化工 / 化学与化工
2020-3-13 23:46:09
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1楼

实验将在九月份前完成

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2020-3-13 23:51:57
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2楼

9.腐蚀问题,氢气会带出一些含盐水蒸气,严重腐蚀连接处

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2020-03-14 00:02:16
3楼

为什么Sodium perchlorate叫NP?Na的a呢。。

还有,电解NaCl制NaClO4的反应是分布进行的,而且依照条件不同有多个反应。先是析氯产生次氯酸盐并转化为氯酸盐(这一步根据pH和温度有多个。可以加热歧化也可以析氧)

氯酸根制高氯酸根的过电位比较高,一般需要使用PbO2,Pt这些电极。

钌铱钛电极析氧寿命较短,需要注意。不同电极能通过的最大电流密度也不同,LZ最好接一个表。

建议LZ多看看文献,了解一下反应原理,不然就可能“十电九锑”了

+0.5  科创币    interesting   2020-03-14   第一个拍砖,先奖励0.5
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4楼
引用UICalc发表于3楼的内容
为什么Sodium perchlorate叫NP?Na的a呢。。还有,电解NaCl制NaClO4的反...

英语不好,随便叫了,感谢指出

文献阅读本人觉得够了,这一部分打算到实验的时候再写出来,方程式基本都知道,只是懒得没写

ls可能不了解钛阳极相对于其他阳极的好处,析氯,析氧电位低,电解液不存在污染问题,pt相对于钛阳极性价比较低

析氧寿命短从哪里得来,请指明出处

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5楼

@UICalc指出叫法错误,改正文中错误NP改为SP

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6楼
引用UICalc发表于3楼的内容
为什么Sodium perchlorate叫NP?Na的a呢。。还有,电解NaCl制NaClO4的反...

经分析,低析氧过电位电极不适合电解制备SP,想错了,再次感谢

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7楼

还是文献读少了

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2020-03-15 14:44:58
2020-3-15 14:44:58
8楼

尝试过,会释放亿点氯气,严重影响实验人员生命健康,同时腐蚀设备,还望楼主小心谨慎,顺便问问有没有解决办法。

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9楼
引用谈笑风生又一年发表于8楼的内容
尝试过,会释放亿点氯气,严重影响实验人员生命健康,同时腐蚀设备,还望楼主小心谨慎,顺便问问有没有解决...

你氯化钠浓度多少?

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10楼

mmo电极也是一种很好的选择,

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11楼

指示剂是个大问题 sticker

添加少量铬酸盐或过硫酸盐可减少氯气产生。

论坛有帖子,可以看看 sticker

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12楼

氯酸钾出产了:

IMG_20200315_202405.jpg

IMG_20200315_202249.jpg

用的钌铱钛电极,电流2-3安培,电解200mL氯化钾溶液,电了接近两天

产生的氯气用那种艾灸的抽风机排放到大气...

因为产生气泡,溶液容易飞溅,日爆了我两对用生料带包着的鳄鱼夹。。。其中一对是镀金的。。

电解完煮沸,冷却,抽滤,得到晶体

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3
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13楼

我有一个疑惑:

        电解会有副反应,生成氯气。如果是酸性条件下电解,是需要加HCl以控制PH的。但在碱性条件下电解时,体系中Cl-越来越少,OH-的比例会越来越大,那么电解液循环利用时,里面的KOH的比例也会越来越大。确实存在这个现象吗?这个现象怎么避免呢?

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14楼
引用烫烫烫烫烫发表于13楼的内容
我有一个疑惑:        电解会有副反应,生成氯气。如果是酸性条件下电解,是需要加HCl以控制P...

溶液碱性增强,氯气就不容易跑出来啦.如果碱性太强可以加少量HCl,不过似乎没这个必要,一般重复利用都是直接加KCl的

这个条件下电解的效率最高也只有三分之二,但是比较好控制.

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15楼
引用烫烫烫烫烫发表于13楼的内容
我有一个疑惑:        电解会有副反应,生成氯气。如果是酸性条件下电解,是需要加HCl以控制P...

电解的最后酸碱度是由跑出多少氯气决定的OH-比例会变,但比例越来越多的,还是是氯酸根

就好比,你电解水不存在越电解ph越大吧,依稀记得氢氧根比水更容易生成氧气,这个反应是来拉低电流效率的,ph越高,氢氧根被氧化的越多,电流效率越低

在酸性条件下电解也不必持续加酸,可以参考工业生产,电解中并没有调节ph

算了一下,在ph为6.5时,氢离子浓度约为0.000000316mol/L,个人觉得氢离子在这个反应中可以理解为催化剂,先电解生成氯气,溶于水生成次氯酸根,和氢离子反应生成次氯酸,然后次氯酸和次氯酸根生成氯酸根和氢离子(这也是分部进行的,先生成亚氯酸根)


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16楼

猜想在电解的过程中,溶液ph应该是弱碱性的,在氯化钠浓度不高的情况下,氯气跑出去的量,应该不会太多

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17楼
引用interesting发表于15楼的内容
电解的最后酸碱度是由跑出多少氯气决定的OH-比例会变,但比例越来越多的,还是是氯酸根就好比,你电解水...

原来如此,存在一个反应平衡问题!

这样的话,那就可以在没有PH控制的情况下直接电解了,节省了很多成本。但是温控还是建议的,因为温度控制比较容易,同样也能提高电流效率。

另外,电流加大的同时极间隙过小,会出现泡腾现象,导致接触不良。如果我把电流拉到12A这样一个水平,按现在的经验来看,会导致泡腾吗?(使用75x75的阳极)

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18楼
引用烫烫烫烫烫发表于17楼的内容
原来如此,存在一个反应平衡问题!这样的话,那就可以在没有PH控制的情况下直接电解了,节省了很多成本。...

个人认为温度反而不好控制,还是滴一两滴盐酸吧

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19楼
引用interesting发表于18楼的内容
个人认为温度反而不好控制,还是滴一两滴盐酸吧

直接电解效率可观,靠电流自发热可以维持

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20楼
引用UICalc发表于19楼的内容
直接电解效率可观,靠电流自发热可以维持

嗯,用发的样品试了下,5v2A,竟然也热了400ml,不建议用氯化钾电解,电极容易损坏

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21楼

三月十五号二十三点更改:6.由5v40A改为根据电流密度来算

加9.氢气爆炸安全问题

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2020-03-16 13:58:01
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22楼
引用烫烫烫烫烫发表于17楼的内容
原来如此,存在一个反应平衡问题!这样的话,那就可以在没有PH控制的情况下直接电解了,节省了很多成本。...

可以是可以,但要考虑电极耐碱,而且实际电解时间会比理论时间多1/3以上,在没有调节ph的话,生成氯酸根的反应中会生成氧气,不知道会不会损坏电极

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23楼
引用interesting发表于9楼的内容
你氯化钠浓度多少?

我用的是饱和氯化钾溶液进行电解


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24楼
引用谈笑风生又一年发表于23楼的内容
我用的是饱和氯化钾溶液进行电解

氯气在水中有一个动态平衡 CL2+H20<=>HCL+HCLO ,饱和氯化钠溶液中 CL离子多, 所以上述平衡左移, 因此氯气在饱和氯化钠溶液中溶解度小

转移网络

估计氯化钾也类似吧

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2020-03-17 00:58:42
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25楼

十七日一点发现十五楼疑似错误,将在证实后修改,阅读文献后,发现在氯酸钠生产过程中是持续加酸的,但是氯化钠也在持续加,不排除只需在原电解液中加酸的可能性

IMG_20200317_005547.JPG

IMG_20200317_005621.JPG


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26楼

另外,对于业余条件电解的两点猜想:


①容器应尽量大,使氯气有足够的时间反应而不析出


②电流不应该过大,不使生成氯气速度过快而析出

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27楼
引用desert发表于11楼的内容
指示剂是个大问题添加少量铬酸盐或过硫酸盐可减少氯气产生。论坛有帖子,可以看看

加入重铬酸钠还是算了,我还没结婚呢,上次用双氧水氧化铬离子,可能吸了一点水蒸气,现在还有点后怕呢;过硫酸盐,钌系电极可不答应

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28楼
引用interesting发表于24楼的内容
氯气在水中有一个动态平衡 CL2+H20<=>HCL+HCLO ,饱和氯化钠溶液中 CL离子多, 所...

氯气挥发的另一个原因应该就是电解时溶液的温度较高,氯气在溶液中溶解度降低。

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2020-04-04 13:48:11
2020-4-4 13:48:11
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29楼

电解氯化钠实测效率极低,里面含有杂质碘酸钾,亚铁氰酸钾,电极用钌铱电极,或者未精制电解液,电解前期由于电流过大导致氯气大量析出,溶液ph升到很高,电解液大概为氯化钠90g/L,阴极用304不锈钢板,上面的棒子电阻未计算,导致电解时发热严重,里面杂质离子可能会影响电解电流不知道,等电流表表到了再发电流数据,暂时还不想用我那块铱钽板。

电解液浓缩后为淡黄色,猜想可能是铬酸钠,但乙醇加入不变色,可能是碱性时不反应或反应速率较慢,也可能是碘,或者氰根和铁/亚铁的配合物,阴极上有一层白色的物质,可能为钙镁的氢氧化物

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30楼

根据文献,铱钽电极是比较适用于电解制备这东西的

IMG_20200404_134943.jpg IMG_20200404_134918.jpg

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31楼
引用interesting发表于29楼的内容
电解氯化钠实测效率极低,里面含有杂质碘酸钾,亚铁氰酸钾,电极用钌铱电极,或者未精制电解液,电解前期由...

我也有观察到这个现象,大电流下出氯气很厉害,问题在于,工业上是怎么实现大电流少氯气的呢?我想应该有借鉴意义

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32楼

问一下,电解的电压和温度该控制在多少?

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2020-04-05 17:57:59
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33楼
引用interesting发表于25楼的内容
十七日一点发现十五楼疑似错误,将在证实后修改,阅读文献后,发现在氯酸钠生产过程中是持续加酸的,但是氯...

大概了解了一下工业中是一个循环系统(如果我没理解错)在反应器检测控制ph

业务的话,是需要持续加酸的,否则电流效率在66.7%以下,问题又出来了,经济检测ph怎么解决


[修改于 2 个月前 - 2020-04-05 17:58:37]

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2020-04-06 20:08:02
2020-4-6 20:08:02
大宇宙时代
34楼

不是石墨电极不耐腐蚀,是因为你从电池里取出来的不纯,这种碳棒,是粘土与石墨混烧制的里面有硅铝酸盐,极纯的石墨电极是极耐电腐蚀的,

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2020-04-21 01:15:57
2020-4-21 1:15:57
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35楼

304不锈钢阴极会产生六价铬,检验方法是浓缩电解液,冷却,去除析出晶体,加入硫酸,产生氯气,(可能还有二氧化氯),有点变红的样子,加入乙醇第二天成绿色了,愿我身体没事吧,(徒手碰过电解液)

还是用钛板或者钛网吧,不知道316或者316L怎么样,有资金了试一下


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36楼
引用大宇宙时代发表于34楼的内容
不是石墨电极不耐腐蚀,是因为你从电池里取出来的不纯,这种碳棒,是粘土与石墨混烧制的里面有硅铝酸盐,极...

专业石墨电极也不行吧,记得有个老贴,用专业石墨到最后也成渣了


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37楼
引用大宇宙时代发表于34楼的内容
不是石墨电极不耐腐蚀,是因为你从电池里取出来的不纯,这种碳棒,是粘土与石墨混烧制的里面有硅铝酸盐,极...

石墨用作析氯电极相当不错,但是作为析氧电极就只有几十个小时的寿命了。。。

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