Full resolution (TIFF) - On this page / på denna sida - Häfte 4. April 1934 - Gösta Angel: Teorien för alkalikloridelektrolysen i diafragmaceller
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
30
TEKNISK TIDSKRIFT
14 APRIL 1934
Vid en strömstyrka av J amp. bildas vid katoden
.– mol alkali per sek. Trots förhandenvaron av
dia-f
fragmat kan man icke hindra, att en liten del av det
bildade alkalit går förlorat, på sätt som i det följande
närmare skall avhandlas, genom neutralisation med
fri klor. Man erhåller därför i verkligheten endast
J P
"v ’ TT^ m°l alkali per sek. Då på l sek. produceras
r 100
Lk liter lut, innehållande c2 mol alkali per l, erhålles
relationen:
Alkalikoncentrationen är således omvänt
proportionell mot genomrinningen och direkt proportionell
mot strömstyrkan.
I regel söker man hålla en möjligast konstant
strömstyrka och vätskenivå i cellen. Om även den
tillrinnande saltlösningens koncentration och
temperatur är konstant, inställer sig då ett i det närmaste
stationärt tillstånd, kännetecknat av en konstant
ge-nomrinning, en konstant sammansättning av
anoly-ten och katolyten, ett konstant strömutbyte osv.
Endast om elektrolysen befinner sig i ett
fortfarighetstillstånd ha dessa storheter reproducerbara värden,
ett faktum av största betydelse, som dock av tidigare
författare ej tillräckligt beaktats. Det är vidare att
märka, att det tar en ganska avsevärd tid, från det
strömmen tillslagits, innan ett fortfarighetstillstånd
hunnit inställa sig. Strax efter cellens inkoppling
inträder nämligen alltid, som i det följande skall visas,
en temperaturförhöjning och vissa ändringar i
elek-trolytens koncentration och i diafragmats
genomsläpplighet, vilka endast långsamt utjämnas.
Beräkning av katolytens sammansättning vid
NaCl-elektrolys.
Vid elektrolys av en koksaltlösning i en
diafram-macell kan man, som bekant, aldrig åstadkomma en
fullständig omvandling av koksaltet till alkali, utan
den . producerade natronluten innehåller alltid en
större eller mindre mängd koksalt. En mättad
koksaltlösning innehåller, som bekant, 5,45 mol NaCl/1
vid rumstemperatur. Om man av en sådan lösning
producerar en lut innehållande t. e. 4 mol NaOH/1,
så ligger det nära till hands att vänta, att den
därjämte skulle innehålla 1,45 mol NaCl/1. Så är
emellertid icke förhållandet, utan man får en lut, som i
medeltal håller 2,75 mol NaCl. En ganska betydande
ökning av totalkoncentrationen har sålunda ägt rum,
från 5,45 till 6,25 mol/1. Vidare är det att märka, att
koksalthalten i luten kan växla högst avsevärt. I en
4-n natronlut kan NaCl-halten springa upp till 4
mol/1 och till och med mer, under det att den ibland
kan sjunka åtskilligt under l mol/1.
Det första problem, det gällde att lösa vid dessa
undersökningar, var att klara upp dessa till synes
egendomliga förhållanden, så att lutens kloridhalt, vid
olika alkalikoncentrationer noggrant kunde
förutbe-räknas. Detta är nämligen det första villkoret för
att kunna överhuvudtaget utföra några kvantitativa
f örutberäkningar .
Om vi anta, att elektrolysen befinner sig i ett
fullständigt fortfarighetstillstånd, så innebär detta bl. a.
att såväl koncentrationen som kvantiteten av den i
cellen befintliga saltlösningen förblir oförändrad.
Vid elektrolyten passage genom cellen varken
tillföres eller förloras alltså något salt, naturligtvis
under förutsättning att icke något läckage förekommer.
Den på en viss tid producerade luten måste sålunda
innehålla precis lika många mol NaOH -|- NaCl som
antalet mol NaCl i den på samma tid tillrinnande
saltlösningen, vilket matematiskt kan uttryckas
genom ekvationen:
L^c^L^ + cJ ............... (2)
Ls =z l saltlösning per sek.
cs - mol NaCl per l saltlösning.
Lk = l lut per sek.
cl = mol NaCl per l lut.
c2 = " NaOH " " "
Vi kunna därför beräkna lutens sammansättning som
om endast en omvandling av en del av dess
NaCl-halt till NaOH ägt rum, vid vilken omvandling en
ekvivalent mängd klor och vätgas bortgå men i
övrigt ingen till- eller bortförsel av andra ämnen äger
rum.
Om man utgår ifrån, att l liter mättad
koksaltlösning innehåller 319 g NaCl och 885 g H20 och antar
att 50 % av dess NaCl-halt omvandlas till NaOH, så
ger en enkel beräkning vid handen, att den erhållna
lösningen bör innehålla:
159,5ig NaCl = 14,4 %.
109 g NaOH- 9,9 %.
835 g H20 - 75,7 %.
En experimentell bestämning av spec. vikten hos
en för ändamålet beredd lösning av den ovan
beräknade sammansättningen gav till resultat 1,225. Med
hjälp av denna siffra kan man nu omräkna
koncentrationerna till mol/1. Som slutresultat av
beräkningen får man då, att vid 50 %-ig omvandling av
en 5,45-n NaCl-lösning erhålles en lut innehållande
3,03 mol NaOH + 3,03 mol NaCl per 1.
På samma sätt kan sammansättningen hos luten
beräknas vid vilken omsättningsgrad som helst. En
sådan beräkning har givit till resultat, att
kloridkon-centrationen förändras i det allra närmaste linjärt
med alkalikoncentrationen, såsom angives å fig. 2.
Enligt figuren skulle man, om en kvantitativ
omvandling vore möjlig, maximalt kunna erhålla en 6,85-n
natronlut. Vi erhålla alltså följande samband mellan "
lutens NaCl-koncentration cl och alkali-koncentration
c2 i mol/1:
5,45
i s ^
6,85
eller:
Ci = 5,45 - 0,796-C2 ............... (3)
Dessa formler gälla enligt antagandet endast för
en 5,45-n utgångslösning och för ett fullständigt
fortfarighetstillstånd vid elektrolysen.
Såsom synes är summan av NaCl- och
NaOH-kon-centrationen i luten alltid större än
NaCl-kon-centrationen i den ursprungliga NaCl-lösningen och
stiger koncentrationsökningen med alkaliteten resp.
omsättningen. Detta betyder, att vid elektrolysen
äger en volymminskning rum, som ökas med
alkaliteten. Denna volymminskning kan lätt beräknas med
hjälp av ekvationerna (2) och (3). Av (2) erhålles
relativa volymen av katolyten i förhållande till
saltlösningen:
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
