QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA

Click to edit Master subtitle style
4/22/12

Công nghệ hoá học
Chương7: Sản Xuất Điện hoá
11
4/22/12

Các n i dung c b nộ ơ ả
v
Các quá trình đi n hoá.ệ
v
i n phân các dung d ch mu i n Đ ệ ị ố ă
s n xu t Clo và Xútả ấ
v
i n phân d ch nóng l ng-S n xu t Đ ệ ị ỏ ả ấ
nhôm
v
S n xu t Axit Clohydric ả ấ
22
4/22/12

I Các quá trình đi n hoáệ
•
đi n hoá là quá trình s n xu t trong ệ ả ấ
đó các ph n ng hoá h c(p hh) x y ra ả ứ ọ ư ả
d i tác đ ng c a dòng đi n m t ướ ộ ủ ệ ộ
chi uề
33
4/22/12

u và nh c đi m c a Ư ượ ể ủ
ph ng phápươ
u đi mƯ ể
q
Quá trình công
ngh đ n gi n.ệ ơ ả
q
S d ng tri t đ ử ụ ệ ể
nguyên li u & n ng ệ ă
l ng.ượ
q
Có th thu đ c ể ượ
sp có đ tinh khi t ộ ế
cao.
Nh c đi mượ ể
q
Tiêu t n khá nhi u ố ề
n ng l ng(đi n ă ượ ệ
n ng)ă
q

44
4/22/12

I.1 Hi u su t theo dòng ệ ấ η
là t s l ng ch t Gtt nh n đ c η ỉ ố ượ ấ ậ ượ
th c t v i l ng ch t Glt đáng l nh n ự ế ớ ượ ấ ẽ ậ
đ c theo L Faradayượ Đ
Glt= I. .E/1000 ( kg)τ
I: C ng đ dòng đi n phân( A)ườ ộ ệ

E: ng l ng đi n hoá- l ng ch t tách ra trên Đươ ượ ệ ượ ấ
đi n c c khi cho 1A.h đi qua.ệ ự
: th i gian đi n phân (h)τ ờ ệ
55
100%
Gtt
Glt
η
= ×
4/22/12

Ví d : ụ đf dd NaOH. E=1,492 = 24h τ
I=15500 A
b đf có đ Nacl. Sau đf thu 4200lit dd ch a ể ứ
125g NaOH trong 1 lit dd. Tính ?η
Gi iả : Glt= kg
Gtt= kg
= η

Trong th c t hi u su t theo dòng luôn ự ế ệ ấ
nh h n 100% ỏ ơ
66
. . 15500.24.1,492
555
1000 1000
I E
τ
= =
125.4200
525

1000
=
525
100 94,6%
555
× =
4/22/12

I.2 H s s d ng n ng ệ ố ử ụ ă
l ng ượ μ
là t s gi a l ng đi n lý thuy t c n Μ ỷ ố ữ ượ ệ ế ầ
thi t đ Wlt đ nh n đ c m t đv s n ph m ế ể ể ậ ượ ộ ả ẩ
v i l ng đi n th c t Wttớ ượ ệ ự ế
(7.3) Wt μ
(7.5)
Wlt= lt.I. /Glt. (7.4)ν τ
lt: hi u đi n th phân hu lý thuy t.(V)ν ệ ệ ế ỷ ế
tt: hi u đi n th c n cho b đi n phân.(V) ν ệ ệ ế ầ ể ệ
77
Wlt
100%
Wtt
= ×
. .Vt t I
Gtt
τ
=
%
lt
tt

ν
µ η
ν
= ×
4/22/12

Trên lý thuy t, đf c n b t đ u khi nào đi n ế ầ ắ ầ ệ
th vào b đf v a l n h n đi n th lí thuy t 1 ế ể ừ ớ ơ ệ ế ế
l ng r t bé.ượ ấ
Vlt= a_cb – k_cb. Các th đi n c c cân φ φ ế ệ ự
b ng tính theo pt Nernst:ằ

R-h ng s khí lý t ng ằ ố ưở
R=8314(kj/kg.mol.k)
T-nhi t đ tuy t đ i Kệ ộ ệ ố
z-s đi n tích ionố ệ
F-h ng s Faraday 96500 C/đlgằ ố
C-n ng đ đlg/l ồ ộ
88
0
.
ln
.
R T
C
z F
ϕ ϕ
= ±
4/22/12

99
4/22/12

II. i n phân các dd mu i nĐ ệ ố ă
S n xu t Clo và NaOHả ấ
II.1 Gi i thi s n ph m và ng d ng.ớ ệ ả ẩ ứ ụ
II.2 Nguyên li uệ
II.3 i n phân NaCl trong b Catôt Đ ệ ể
thép, Anot Graphit.
II.4 i n phân NaCl trong b Catôt thu Đ ệ ể ỷ
ngân và Anot Graphit.
1010
4/22/12

II.1 S n ph m & ng d ngả ẩ Ứ ụ
v
Clo ( ) là ch t đ c, đk bình th ng là ấ ộ ở ườ
khí màu vàng l c. T sôi: -33,6C T đông ụ
l nh -102C. Clo có ng d ng r ng rãi trong ạ ứ ụ ộ
CN hoá ch t: t ng h p ch t h u c , CN ấ ổ ợ ấ ữ ơ
luy n kim.ệ
v
NaOH là tinh th đ c tan t t trong n c, ể ụ ố ướ
đ c s d ng trong: CN d u m , n u xà ượ ử ụ ầ ỏ ấ
phòng, SX gi y.ấ
v
Hydro Là khí, nh . Tsôi: -252,8C. ng d ng ẹ Ứ ụ
r ng rãi trong các ngành CN: SX r u, SX ộ ượ
Amoniac, làm s ch các SP d u ho . ạ ầ ả
1111

4/22/12

II.2 Nguyên Li uệ
q
Dung d ch mu i n l y tr c ti p t n c ị ố ă ấ ự ế ừ ướ
bi n ho c hoà tan mu i.ể ặ ố
q
DD mu i n luôn hoà tan t p ch t mu i ố ă ạ ấ ố
Canxi, Magiê gây nguy h i cho b đi n ạ ể ệ
phân, ta ph i x lý b ng dd Xôđa và s a ả ử ằ ữ
vôi, sau đó l ng l c.ắ ọ
q
Có th dùng 2 lo i b đf: lo i K thép A ể ạ ể ạ
graphit có màng ng n, và lo i K thu ă ạ ỷ
ngân.
1212
4/22/12

II.3 i n phân dd NaCl trongĐ ệ
b Kthép A graphitể
II.3.1 Lý thuy tế
NaCl ↔
Katot - Anot
+

1313
Na Cl
+ −
+
2

0H e H OH
−
+ = +
NaOH Na OH
+ −
= +
2
2 2Cl e Cl
−
− =
2 2 2
2 0 2 2H Na Cl Cl H NaOH+ → + +
4/22/12

Bình th ng th đi n c c phóng đi n ion ườ ế ệ ự ệ
OH- là +0,41V, còn th đi n c c phóng đi n ế ệ ự ệ
in Cl là +1,36. Trong dd NaCl bão hoà ta có:

Khi n ng đ NaCl là 4,6đlg/l, th phóng đi n ồ ộ ế ệ
là:
V y khi đi n phân ta dùng dd NaCl đ m đ c:ậ ệ ậ ặ
310-315(g/l)
1414
7
0,082.298.2,3
ln 0,41 lg10 0,82
1.96000
o
acb
RT

C V
zF
ϕ ϕ
−
= − = − =
0,082.298.2,3
ln 0,41 lg 4,6 1,32
1.96000
o
acb
RT
C V
zF
ϕ ϕ
= − = − =
4/22/12

1515
Hi u su t theo ệ ấ
dòng%
S ph thu c hi u su t theo dòng vào n ng đ ki m trong ự ụ ộ ệ ấ ồ ộ ề
dd Katôt
4/22/12

II.3.2 B đi n phân công ể ệ
nghi pệ
Ø
Trong Công nghi p b đi n phân có ệ ể ệ
màng l c đ c dùng r t ph bi n.ọ ượ ấ ổ ế
1616

4/22/12

II.4 i n phân dung d ch Đ ệ ị
NaCl Trong b Katôt thu ể ỷ
ngân Anôt Graphit
II.4.1 Lý thuy tế
Trên Anot:
Trên Katot:
i n phân TH p này ti n hành đi n th Đ ệ ợ ế ở ệ ế
4,3-4,4V
Cho phép nh n sp đ m đ c h nậ ậ ặ ơ
i n th tách Hydro cao h n 1,7-1,85VĐ ệ ế ơ
1717
2
2 2Cl e Cl
−
− →
2 2
1
0
2
n
NaHg H NaOH H nHg+ = + +
4/22/12

II.4.2 S đ nguyên t cơ ồ ắ
1818
4/22/12

II.2.5 So sánh 2 b i n ể Đ ệ

phân
1919
4/22/12

K t Lu n:ế ậ
1. B K thu ngân tiêu t n n ng l ng ể ỷ ố ă ượ
h n do s d ng đi n th cao h n. ơ ử ụ ệ ế ơ
Lo i thi t b này c ng k nh và c n ạ ế ị ồ ề ầ
đ u t v n l n.ầ ư ố ớ
2. B thu ngân cho Sp là ki m đ c ể ỷ ề ặ
h n, và không ch a mu i. Ta dùng ơ ứ ố
lo i b này khi c n S n Ph m tinh ạ ể ầ ả ẩ
s ch và đ m đ c.Vd:s n xu t s i ạ ậ ặ ả ấ ợ
Visco.
2020
4/22/12

2121
4/22/12

III. i n phân d ch nóng l ngĐ ệ ị ỏ
S n xu t Nhôm.ả ấ
v
G i thi u SP và ng d ngớ ệ ứ ụ
v
Nguyên li uệ
v
Quy trình S n xu t Nhômả ấ
v
Ph ng h ng phát tri n CN s n ươ ướ ể ả

xu t Nhômấ
2222
4/22/12

III.1 Gi i thi u Sp và ng ớ ệ ứ
d ngụ
•
Nhôm: kim lo i nh màu tr ng sáng, là ạ ẹ ắ
kim lo i ph bi n nh t trên Th gi i. Nhôm ạ ổ ế ấ ế ớ
d n đi n, nhi t t t, không b han r trong ẫ ệ ệ ố ị ỉ
không khí nh l p oxit b n b c bên ờ ớ ề ọ
ngoài….
•
Nhôm đ c s d ng r t r ng trong đ i ượ ử ụ ấ ộ ờ
s ng, t dân d ng cho đ n chuyên d ng: ố ừ ụ ế ụ
đ đ c, các chi ti t máy…các h p kim ồ ạ ế ợ
nhôm có nhi u tính n ng u vi t: Duyra, ề ă ư ệ
Silumin
2323
4/22/12

III.2 Nguyên li uệ
•
Nguyên li u tr c ti p đ SX nhôm: ệ ự ế ể
oxyt nhôm
•
Các qu ng nhôm: Boxit, nefelin, ặ
alunit…
•
Nguyên li u SX nhôm ph i có đ ệ ả ộ

s ch caoạ
•
Quá trình s n xu t nhôm là ph c t p ả ấ ứ ạ
và t n r t nhi u đi n n ng.ố ấ ề ệ ă
2424
4/22/12

III.3 Quá trình SX nhôm
•
Quá trình SX nhôm là Quá trình đi n ệ
phân d ch nóng l ng: ị ỏ
2Al +
•
Trên th c t dd nóng l ng g m ự ế ỏ ồ
hoà tan trong kriolit . D ch ị
này ch y l ng nhi t đ th p h n ả ỏ ở ệ ộ ấ ơ
nguyên ch t.ấ
2525
2 3
0Al
2
3
0
2
fnĐ
c
2 3
0Al
3 6
Na AlF

2 3
0Al