ما هو التحليل الكهربائي للحجاب الحاجز؟

يشير التحليل الكهربائي للحجاب الحاجز إلى وضع غشاء بين الأنود والكاثود لفصل منتجات الكاثود والأنود. الفاصل عبارة عن طبقة مسامية قابلة للاختراق لا تعيق انتقال الأيونات ومرور التيار وتجعلها تتدفق إلى الكاثود بسرعة معينة ، ولكنها يمكن أن تمنع انتشار OH- إلى القطب الموجب وتمنع الاختلاط الميكانيكي بين منتجات الكاثود والأنود.

في الوقت الحاضر ، المحلل الكهربائي العمودي أكثر شيوعًا في الصناعة. الأنود مصنوع من الجرافيت أو المعدن ، والكاثود مصنوع من الأسلاك الشائكة أو الصفيحة الحديدية المثقبة. بعد إدخال التيار المباشر للتحليل الكهربائي ، يفقد جزء من أيونات الكلوريد في محلول المحلول الملحي الإلكترونات الموجودة على الأنود لتوليد غاز الكلور والهروب. تهاجر أيونات الصوديوم المتبقية في محلول الأنود إلى الكاثود مع المحلول ، وتتدفق إلى الإلكتروليت الخاص بالكاثود ، حيث تحصل أيونات الهيدروجين على إلكترونات في القطب السالب لتوليد الهيدروجين والهروب من غرفة الكاثود لخلية التحليل الكهربائي. بسبب التفريغ المستمر لأيونات الهيدروجين ، يتم إطلاق غاز الهيدروجين ، مما يعزز تأين الماء. تشكل أيونات الهيدروكسيد المتبقية وأيونات الصوديوم في المحلول محلولًا قلويًا ، والذي يتم تفريغه باستمرار من الخلية الإلكتروليتية مع محلول كلوريد الصوديوم غير المحلل كهربيًا. يتم تجديد المحلول الملحي الطازج باستمرار وإنتاجه بشكل مستمر في حجرة الأنود في جهاز التحليل الكهربائي.

نظرًا لاستخدام تقنية التحليل الكهربائي للأغشية على نطاق واسع في صناعة الكلور القلوي ، فإن أحدث عملية لصنع القلويات ، وهي طريقة التحليل الكهربائي لغشاء التبادل الأيوني ، تم أخذها كمثال لتوضيح مبدأها. يتم استخدام غشاء تبادل الكاتيونات لفصل غرف الكاثود والأنود في الخلية الإلكتروليتية لتشكيل خلية التحليل الكهربائي المكونة من غرفتين. يتم إدخال محلول كلوريد الصوديوم المشبع في غرفة الأنود ، ويتم إدخال الماء المقطر في غرفة الكاثود. تحت تأثير مجال كهربائي خارجي DC ، ينتج الأنود غاز الكلور والكاثود ينتج غاز الهيدروجين. نظرًا لأن المجموعة الثابتة (R-SO -3-) لغشاء التبادل الكاتيوني مشحونة سالبًا ، فإنها تجذب الشحنات المعاكسة لأيونات Na زائد أيونات في المحلول ، ونتيجة لذلك ، يُسمح فقط بمرور أيونات Na + ، بينما يتم صد الأيونات Cl ، لذلك تتحرك أيونات Na plus في حجرة الكاثود ، وتتحد مع OH- لتوليد NaOH. التفاعل الرئيسي للقطب الكهربي هو:

في حجرة الأنود:

NaCl == Na plus plus Cl - (1)

2Cl == Cl2 plus 2e (2)

في حجرة الكاثود:

H2O == H plus OH - (3)

2H plus 2e == H2 (4)

Na plus plus OH -== هيدروكسيد الصوديوم (5)

ما سبق هو مبدأ استخدام غشاء التبادل الأيوني لتحليل المياه المالحة لإنتاج القلويات.

تفاعلات القطب هي بشكل عام تفاعلات اختزال تحدث عند الكاثود في المقصورة الكاثودية ، وتحدث تفاعلات الأكسدة مثل إطلاق Cl2 عند القطب الموجب في المقصورة الأنودية.