Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

ГИПОХЛОРИТ НАТРИЯ

Чистый раствор NaCIO можно получить нейтрализацией хлор­новатистой кислоты щелочью или взаимодействием СЮг в толуоле с NaOH и Н20 2 99. Слабые растворы хлорноватистой кислоты с содержанием 3—5% НСЮ могут быть получены 100 хлорированием или суспензии желтой окиси ртути в воде при 0°, или водной сус­пензии СаСОз при 0, —5°.

Технические растворы гипохлорита натрия всегда содержат так­же хлорид натрия. Их получают: взаимодействием хлорной извести с раствором соды или сульфата натрия, хлорированием раствора NaOH или Na2C03 и электролизом раствора поваренной соли.

При растворении хлорной извести в избытке воды составляю­щие ее сложные соединения распадаются* растворимые соли — Са(С10)2 и СаС12 — переходят в раствор, а известь остается в Осадке.

В присутствии в растворе соды или сульфата натрия происхо­дит обменное разложение с выделением в твердую фазу СаСО»

ЙЛИ CaSC>4 И образованием в растворе NaCIO И NaCl: Са(СЮ)г + Na2C03 = 2NaC10 + CaC03 Ca(CIO)2 + Na2S04 = 2NaC10 + CaS04

Одновременно протекают реакции взаимодействия NaaCOs или Na2S04 с СаСЬ. Процесс следует вести94 при температуре не выше 30—35° во избежание хлоратного распада. Полученный после отстаивания осадков раствор содержит NaCIO и NaCl.

Представляет интерес получение раствора NaCIO пропуска­нием раствора Са(СЮ)г, содержащего около 5% активного хлора, через слой катионита, регенерируемого водой, а затем 15% рас­твором NaCl 101.

Хлорирование растворов NaOH или №2СОз проводят или пу­тем барботажа хлора через раствор щелочи в бетонных резервуа­рах, или в башнях с насадкой, орошаемой циркулирующим щелоч­ным раствором. Используют также абсорберы с мешалками и охлаждающими змеевиками из полиэтилена 102. Для этой цели предложены также аппараты в виде двух концентрических труб 103, барботеры с тангенциальным вводом жидкости с целью придания ей вращательного движения104, барботер и расположенный над ним кожухотрубный теплообменник, смонтированные в одном кор­пусе I0S, струйные инжекторы для смешения раствора с хлором с завершением реакции в башне с насадкой 106.

Растворы едкого натра берут с концентрацией до 30% NaOH. При хлорировании их выделяется значительное количество тепла: 2NaOH + CI2 = NaCIO + NaCl + Н20 + 25 ккал

Во избежание повышения температуры выше 35°, особенно в конце процесса, абсорбцию хлора ведут медленно, чтобы щелок успевал охладиться естественным путем, или применяют искусст­венное его охлаждение.

С целью предупреждения повышения температуры рекомен­дуют вести процесс при пониженном давлении107, например, при 15—20 мм рт. ст., когда тепло реакции отводится за счет выпари­вания воды.

Предотвращение разложения гипохлорита натрия достигается также наличием в растворе свободной щелочиш. Процесс ведут при избытке щелочи не менее 0,8 вес. ч. свободной NaOH на 1 вес. ч. NaCIO. Возможно также применение добавки к щелочным растворам гипохлорита (содержащим 80—90 г/л NaOH на 100— 110 г/л NaCIO) бихромата калия109 в качестве стабилизатора (0,01—0,1% от веса NaCIO). При автоматическом регулировании процесса на основе изменения во времени окислительно-восста­новительного потенциала среды110, по-видимому, удается полу­чать устойчивый 15—17% раствор NaCIO при избытке NaOH всего 4 г/л т.

При получении гипохлорита натрия хлорированием растворов соды процесс ведут по реакции:

2Na2C03 + С12 + Н20 = NaCIO + NaCl + 2NaHC03

Дальнейшее хлорирование приводит к взаимодействию NaHC03 с СЬ и выделению СОг и НС10. Двуокись углерода выделяет из гипохлорита НСЮ, а свободная хлорноватистая кислота разлагает гипохлорит (см. выше). При этом происходит почти полная потеря активного хлора. Поэтому хлорирование раствора соды заканчи­вают до начала выделения двуокиси углерода.

Электролитическое получение раствора гипохлорита натрия осуществляют электролизом раствора поваренной соли в ваннах без диафрагмы. При этом хлор, выделяющийся на аноде, реаги­рует с едким натром, образующимся на катоде. Во избежание образования хлората натрия вследствие окисления на аноде ионов СЮ - по мере их накопления, электролиз ведут в условиях мини­мального перенапряжения при выделении хлора и низкой кон­центрации ионов С10~ в прианодном электролите. Для уменьше­ния скорости разложения гипохлорита натрия процесс ведут при 20—25°, охлаждая циркулирующий раствор электролита. Электро­дами служат платино-иридиевые сетки ш. Можно также приме­нять графитовые аноды и катоды. Электролиз проводят при плот­ности тока до 1400 а/см2 и напряжении между электродами 3,7—4,2 в. В рассол добавляют хлорид кальция и ализариновое или канифольное масло (^—-0,1%) для предотвращения катодного восстановления. Выход по току по мере накопления активного хлора до 10—12% г/л уменьшается от 95% в начале процесса до 50—55%. При начальной концентрации раствора 100—120 г/л NaCl и содержании в конечном растворе 15—20 г/л активного хлора расход энергии составляет 5,5—б кет•ч на 1 кг активного хлора. При увеличении конечной концентрации активного хлора расход энергии возрастает за счет снижения выходов по току.

Разработана 112 конструкция электролизера с засыпными элек­тродами из зерен природного магнетита. В нижней и верхней ча­стях слоя магнетита расположены токоподводящие электроды из нержавеющей стали, служащие катодами и анодами. Для электро­лиза применяют циркулирующие растворы, содержащие ~30 г/л NaCl. Для этого можно использовать как искусственные растворы, так и морскую воду и другие природные соляные рассолы.