实验将在九月份前完成
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
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
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
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
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
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)
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
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
电解时,会释放一点氯气,注意通风
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
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
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...
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)
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
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
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
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,但是氯化钠也在持续加,不排除只需在原电解液中加酸的可能性[图片][图片]
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
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