19 กรัมต่อลิตร นั่นเป็นวิธีที่มันเป็น ปริมาณคลอรีนในน้ำทะเล อัตราปกติของน้ำประปาคือไม่เกิน 1.5 กรัมต่อลิตร
แค่นี้ก็เพียงพอสำหรับการฆ่าเชื้อแล้ว เหตุใดจึงมีความแตกต่างเช่นนี้? เหตุผลก็คือละลายในมหาสมุทร
โดย องค์ประกอบทางเคมีมันคือคลอไรด์ ในน้ำทะเล 1 ลิตรมีปริมาณ 35 กรัม
ไม่น่าแปลกใจที่มี 19 คนในนั้น คลอรีน- เห็นได้ชัดว่ามีจำนวนมากในโลก บทบาทก็ยิ่งใหญ่เช่นกัน
บางคนกลัวองค์ประกอบ ในขณะที่บางคนเข้าใจว่าพวกเขาขาดไม่ได้ เพื่อยืนยันจุดยืนของเราหรือเปลี่ยนแปลงเรามาทำความรู้จักกับข้อเท็จจริงกันดีกว่า
คุณสมบัติของคลอรีน
คลอรีน-ธาตุก๊าซ สีของมันคือเหลืองเขียว ชื่อขององค์ประกอบที่ 17 แปลมาจากภาษากรีก
อย่างไรก็ตามผ้าและสารฟอกขาว จริงอยู่ที่ต้องใช้กรดไฮโปคลอรัสซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาของคลอรีนกับน้ำ
ในศตวรรษที่ 18 เมื่อเพิ่งค้นพบสารตัวที่ 17 พวกเขาเรียกกันว่า “น้ำคลอรีน” โดยไม่รู้ว่ากำลังจัดการกับมันอยู่
ในตอนต้นของศตวรรษที่ 19 แพทย์เริ่มล้างมือด้วยสิ่งนี้ ตัวอย่างเช่น แนวทางปฏิบัตินี้ถูกนำมาใช้ในโรงพยาบาลแห่งหนึ่งในกรุงเวียนนา
แน่นอนว่าแพทย์ไม่ต้องการฟอกมือ น้ำคลอรีนทำหน้าที่เป็นยาฆ่าเชื้อ
ความสามารถขององค์ประกอบที่ 17 ในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคนั้นถูกพบเห็นในช่วงปลายศตวรรษที่ 18
สารละลายคลอรีน- หนึ่งในประมาณ 200 การเชื่อมต่อ ไม่พบองค์ประกอบในรูปแบบที่บริสุทธิ์ เหตุผลก็คือมีกิจกรรมทางเคมีสูง
สารจำเป็นต้องโต้ตอบกับ "เพื่อนบ้าน" ของมัน แต่ยังคงได้รับคลอรีนบริสุทธิ์อยู่
การทดลองที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2317 โดย Karl Scheel นี่คือนักเคมีชาวสวีเดน เขาเชื่อมต่อกับออกไซด์
ต้องใช้ความระมัดระวังเมื่อทำงานกับแก๊สเนื่องจากเป็นพิษ หากคลอรีนเข้าสู่ปอดจะทำให้หายใจไม่ออกและไหม้ได้
ดังนั้นในระบบทางเดินหายใจจึงพบเฉพาะในกระแสเลือดเท่านั้น สารประกอบคลอรีน.
ปริมาณรวมของสารที่ 17 ในร่างกายมนุษย์คือ 0.25% โดยน้ำหนัก ฉันสงสัยว่าอะไร คลอรีน-เคมี องค์ประกอบพบมากในร่างกายของนักว่ายน้ำมืออาชีพ
อย่างที่พวกเขาพูดกันว่าอย่าคลานออกจากสระน้ำ น้ำในนั้นมีคลอรีนและเห็นได้ชัดว่าไอออนของสารรั่วไหลเข้าสู่กระแสเลือด
คลอรีนเหลว- ส่วนหนึ่งของกรดไฮโดรคลอริกที่พบในกระเพาะอาหารของมนุษย์ องค์ประกอบที่ 17 ในตัวทำปฏิกิริยาไม่เพียงแต่มีบทบาทในการฆ่าเชื้อเท่านั้น แต่ยังทำให้อาหารแตกตัวอีกด้วย
ปรากฎว่าคลอรีนซึ่งเป็นอันตรายในสถานะก๊าซนั้นให้ประโยชน์ในรูปของสารประกอบ เช่น คลอรีนตารางเดียวกัน
อีกอย่างอยากกินเพื่อสนับสนุนการผลิตกรดไฮโดรคลอริกในกระเพาะครับ นี่คือความอยากของร่างกายโดยไม่รู้ตัว
โดยเฉพาะอย่างยิ่งในป่าโดยเฉพาะอย่างยิ่งกวางมูสจะพบหนองน้ำเค็มและเลียสิ่งที่เรียกว่า "ความตายสีขาว" ไม่ใช่เพื่ออะไรเลย แล้วนี่คือความตายเหรอ?
อย่างที่คุณเห็นบทบาทของคลอรีนนั้นสัมพันธ์กันมาก อาจเป็นพรหรืออาจเป็นยาพิษก็ได้ ในบทบาทหลัง กองทัพเยอรมันใช้องค์ประกอบนี้
พวกเขาพ่นก๊าซสีเหลืองใส่ศัตรูในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง นี่เป็นหนึ่งในตัวอย่างแรกของการใช้อาวุธเคมี
สารประกอบ โพแทสเซียมคลอรีนเมื่อใช้ร่วมกับออกซิเจนจะเกิดการระเบิดซึ่งอาจมีประโยชน์ในการทำสงคราม แต่ใช้ในสาขาอื่น - ดอกไม้ไฟ
สารนี้เป็นส่วนประกอบของดอกไม้ไฟและไม่เพียงทำหน้าที่เป็นวัตถุระเบิดเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เป็นสีย้อมอีกด้วย
คุณยังสามารถค้นหาส่วนผสมของคลอรีนและออกซิเจนได้ในบางนัด อย่างไรก็ตาม เราจะพูดถึงการใช้องค์ประกอบที่ 17 แยกกัน
การใช้คลอรีน
คลอรีนเป็นองค์ประกอบทางเคมีใช้ในการผลิตกรดไฮโดรคลอริกไม่ใช่แค่ในกระเพาะอาหารเท่านั้น
กรดไฮโดรคลอริกยังได้รับจากภายนอกร่างกายโดยใช้สารที่ 17 สารประกอบนี้มีประโยชน์ในการฟอกหนังและการย้อมสี ในการผลิตสีย้อมกัมมันต์ สีย้อมสังเคราะห์ และสารตัวกลางอินทรีย์
ไม่มีคลอรีนการทำกัลวาโนพลาสตี้ก็เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้เช่นกัน เนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของกรดไฮโดรคลอริก จึงจำเป็นต้องใช้องค์ประกอบนี้ในการผลิตกาวและไฮโดรไลติกแอลกอฮอล์ต่างๆ
ยาฆ่าเชื้อ ลักษณะของธาตุคลอรีนปัจจุบันไม่ได้มีประโยชน์ในโรงพยาบาล แต่มีประโยชน์ในการบำบัดน้ำประปา
มีการใช้คลอรีนมานานกว่าศตวรรษ มีทางเลือกอื่นเกิดขึ้น - โอโซน
น้ำคลอรีนฆ่าเชื้อได้แต่ส่งผลเสียต่อร่างกายได้ องค์กรจัดหาทรัพยากรยังกังวลว่าสารตัวที่ 17 จะกัดกร่อนท่อ
ด้วยเหตุนี้ เครือข่ายจึงต้องมีการซ่อมแซมและเปลี่ยนใหม่บ่อยขึ้น สิ่งเหล่านี้คือการสูญเสีย อย่างไรก็ตาม สำหรับตอนนี้ โอโซนเป็นเพียงโอกาสเท่านั้น ไม่ใช่ความเป็นจริงในปัจจุบัน
วิธีนี้มีราคาแพงกว่าการใช้คลอรีนและผลลัพธ์ของการบำบัดน้ำก็ไม่น่าประทับใจเท่าไหร่
ในสาขาโลหะวิทยา คลอรีนที่ใช้งานอยู่มีส่วนร่วมในกระบวนการรับ , , .
เหล่านี้เป็นโลหะที่หายากและมีคุณค่า ดังนั้นธาตุที่ 17 จึงมีบทบาทสำคัญ เกษตรกรยังเคารพสารนี้ พวกเขาซื้อสารประกอบออร์กาโนคลอรีน
ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาพวกเขาต่อสู้กับวัชพืช ถึง พิษจากคลอรีน"ไม่ได้รับ" และ พืชที่ปลูกพวกมันจะต้องเป็นใบเลี้ยงคู่
รีเอเจนต์มีผลเสียต่อยอดใบเลี้ยงเดี่ยวเท่านั้น มีส่วนผสมของคลอรีนและยาฆ่าแมลง สารประกอบเหล่านี้มุ่งเป้าไปที่แมลงศัตรูพืชอยู่แล้ว
ยาฆ่าแมลงฆ่าพวกมันโดยคัดเลือก ทิ้งพืชและจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ไว้ครบถ้วน
ความต้องการ ร่างกายมนุษย์– 800 มก. ต่อวัน พวกเขาไม่ได้มาจากเกลือเท่านั้น
ปลาทะเลจะช่วยได้ เช่นเดียวกับไข่ ถั่วลันเตา บัควีตและข้าว ปลาจะถูกแทนที่ด้วยหอยนางรมและปลิงทะเล
คลอรีนไอออนช่วยรักษาสมดุลการดูดซึมของระบบต่างๆ ของร่างกาย และควบคุมการเผาผลาญเกลือของน้ำ
อวัยวะที่มีธาตุที่ 17 เป็นส่วนประกอบหลักคือผิวหนัง คลอรีนในนั้นจะต้องได้รับการต่ออายุอย่างต่อเนื่องเนื่องจากถูกขับออกทางเหงื่อและปัสสาวะ
สารปริมาณเกือบเท่าๆ กันจะผ่านเข้าไปในสารเหล่านี้เมื่อมีการบริโภคไป ดังนั้นควรมีคลอรีนอยู่ในอาหารเสมอ
การสกัดคลอรีน
วิธีการของศตวรรษที่ 18 ไม่เกี่ยวข้องในวันที่ 21 แทนที่จะใช้แมงกานีสออกไซด์และกรดไฮโดรคลอริกที่ Karl Scheele เคยใช้ กลับใช้เกลือและน้ำธรรมดาแทน
โซเดียมคลอรีนละลายและเปิดเผย กระแสไฟฟ้า- ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ ภาชนะ หรืออุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ วิธีการที่ทันสมัยง่ายและราคาถูก
คลอรีนเท่าไหร่ผลผลิตเป็นไปตามความต้องการ ดังนั้นในทศวรรษ 1970 โลกต้องการ 20,000,000 ตันต่อปี
จากนั้นในการผลิตผลิตภัณฑ์อนินทรีย์ขั้นพื้นฐาน องค์ประกอบที่ 17 เกิดขึ้นที่ 5 ตำแหน่งยังคงเดิมแต่การบริโภคเพิ่มขึ้น
สำหรับปี 2558 - ประมาณ 28,000,000 ตัน นี้และ คลอรีนในสระและไวนิลคลอไรด์ และยาฆ่าแมลง และตัวทำละลาย และ เม็ดคลอรีน.
หลังละลายในน้ำและใช้เป็นผงซักฟอกและยาฆ่าเชื้อ
คลอรีนครึ่งหนึ่งผลิตในประเทศสหรัฐอเมริกา นี่เป็นเหตุผลโดยความต้องการสารตัวที่ 17 ในอเมริกานั่นเอง
อุตสาหกรรมภายในประเทศใช้รีเอเจนต์ประมาณ 12,000,000 ตันต่อปี บริเตนใหญ่มีบทบาทสำคัญ
ส่วนใหญ่จะผลิตสารประกอบของธาตุที่ 17 เช่น กรดคลอรีน.
หากเราไม่ได้พูดถึงการผลิตคลอรีนเทียมและการผลิต แต่เกี่ยวกับการสกัดในธรรมชาติ ก็ต้องพูดถึงการผลิตเกลือสินเธาว์
ปรากฎว่าเงินฝากของสารที่ 17 ได้รับการพัฒนาเมื่อ 3,000-4,000 ปีก่อน จากนั้นพวกเขาก็เริ่มขุดเกลือบนดินแดนลิเบียสมัยใหม่
ปริมาณคลอรีนในบาดาลของโลกทั้งหมดมีเพียง 0.017% ปรากฎว่าการขุดที่ใช้งานอยู่มีความเป็นไปได้ที่จะสูญเสียทรัพยากร
ดังนั้นในระยะยาวต้นทุนขององค์ประกอบที่ 17 อาจเพิ่มขึ้น ตอนนี้เป็นยังไงบ้าง?
ราคาคลอรีน
รับซื้อคลอรีนในรูปแบบบริสุทธิ์สามารถใช้ในถังได้ ตามกฎแล้วนี่คือภาชนะขนาด 30 ลิตร บรรจุคลอรีนได้ 34 กิโลกรัม
สิ่งนี้บ่งบอกถึงความรุนแรงของสารแม้จะอยู่ในสถานะก๊าซก็ตาม ราคาของกระป๋องที่มีคลอรีนเหลวคือ 1,500-1,800 รูเบิล
ส่วนที่เหลือของผลิตภัณฑ์จะขึ้นอยู่กับสารประกอบขององค์ประกอบที่ 17 ดังนั้นบางครั้งต้นทุนจึงไม่สามารถคาดเดาได้
ป้ายราคาขึ้นอยู่กับผู้ผลิต การโฆษณาผลิตภัณฑ์ การขนส่ง ต้นทุนการสังเคราะห์ หรือการสกัดฐาน
ดังนั้นความขาวสามารถซื้อได้ทั้ง 13 และ 45 รูเบิล ในความเป็นจริง ราคาผงฟอกสีมีนัยสำคัญไม่แพ้กัน
เรากำลังพูดถึงสารซักล้างและทำความสะอาด ตัวอย่างเช่นน้ำยาทำความสะอาดเตามีให้เลือกทั้ง 20 และ 80 รูเบิล นอกจากนี้ปริมาณยังเท่าเดิม โดยปกติจะเป็น 500 กรัม
ที่น่าสนใจคือผลิตภัณฑ์ที่มีคลอรีนหลายชนิดสามารถใช้เป็นฉนวนได้
ธาตุเหลวหมายเลข 17 นำไฟฟ้าได้แย่กว่าน้ำกลั่นถึงพันล้านเท่า เราขอชื่นชมข้อเท็จจริงข้อนี้
แต่การบินจะต้องได้ยินช้า ความจริงก็คือเสียงนั้น “ติดอยู่” ในคลอรีนด้วย โดยแพร่กระจายช้ากว่าในอากาศในชั้นบรรยากาศถึงหนึ่งเท่าครึ่ง
มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐ Kuzbass
งานหลักสูตร
เรื่องของ bjd
ลักษณะของคลอรีนที่เป็นสารเคมีอันตรายฉุกเฉิน
เคเมโรโว-2009
การแนะนำ
1. ลักษณะของสารเคมีอันตราย (ตามงานที่ได้รับมอบหมาย)
2. วิธีการป้องกันอุบัติเหตุ การป้องกันจากสารอันตราย
3. งาน
4. การคำนวณสถานการณ์ทางเคมี (ตามงานที่ได้รับมอบหมาย)
บทสรุป
วรรณกรรม
การแนะนำ
โดยรวมแล้วมีสถานประกอบการทางเศรษฐกิจ 3,300 แห่งในรัสเซียที่มีการสำรองสารเคมีอันตรายจำนวนมาก มากกว่า 35% มีคณะนักร้องประสานเสียงสำรอง
คลอรีน (lat. Chlorum), Cl - องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม VII ตารางธาตุ Mendeleev เลขอะตอม 17 มวลอะตอม 35.453; อยู่ในตระกูลฮาโลเจน
คลอรีนยังใช้สำหรับการทำคลอรีนด้วย เน็กโอโต้ ริคสินแร่เพื่อวัตถุประสงค์และการดึงดูดของไทเทเนียม ไนโอเบียม เซอร์โคเนียม และอื่นๆ
พิษคลอรีนเป็นไปได้ในอุตสาหกรรมเคมี เยื่อและกระดาษ สิ่งทอ และยา คลอรีนระคายเคืองต่อเยื่อเมือกของดวงตาและทางเดินหายใจ การเปลี่ยนแปลงการอักเสบเบื้องต้นมักมาพร้อมกับการติดเชื้อทุติยภูมิ พิษเฉียบพลันจะเกิดขึ้นเกือบจะในทันที เมื่อสูดดมคลอรีนที่มีความเข้มข้นปานกลางและต่ำจะมีอาการแน่นและเจ็บหน้าอก, ไอแห้ง, หายใจเร็ว, ปวดตา, น้ำตาไหล, เพิ่มระดับของเม็ดเลือดขาวในเลือด, อุณหภูมิของร่างกาย ฯลฯ , ซึมเศร้า, ชักได้ ในกรณีที่ไม่รุนแรง การฟื้นตัวจะเกิดขึ้นภายใน 3 ถึง 7 วัน ผลที่ตามมาในระยะยาว ได้แก่ โรคหวัดของระบบทางเดินหายใจส่วนบน หลอดลมอักเสบกำเริบ และโรคปอดบวม การเปิดใช้งานที่เป็นไปได้ของวัณโรคปอด ด้วยการสูดดมคลอรีนที่มีความเข้มข้นเล็กน้อยเป็นเวลานานจะสังเกตรูปแบบของโรคที่คล้ายกัน แต่พัฒนาช้าๆ การป้องกันพิษ การปิดผนึกสถานที่ผลิต อุปกรณ์ การระบายอากาศที่มีประสิทธิภาพ การใช้หน้ากากป้องกันแก๊สพิษ หากจำเป็น ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของคลอรีนในอากาศของโรงงานผลิตและสถานที่คือ 1 มก./ลบ.ม. การผลิตคลอรีน สารฟอกขาว และสารประกอบอื่นที่มีคลอรีน จัดเป็นการผลิตที่มีสภาพการทำงานที่เป็นอันตราย
ในธรรมชาติ คลอรีนเกิดขึ้นในสถานะก๊าซและอยู่ในรูปของสารประกอบกับก๊าซอื่นเท่านั้น ในสภาวะที่ใกล้เคียงกับปกติจะเป็นก๊าซพิษที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและมีสีเขียว มีน้ำหนักมากกว่าอากาศ มีกลิ่นหอมหวาน โมเลกุลของคลอรีนประกอบด้วยสองอะตอม ในสภาวะสงบจะไม่ไหม้ แต่ที่อุณหภูมิสูงจะมีปฏิกิริยากับไฮโดรเจนหลังจากนั้นจึงอาจเกิดการระเบิดได้ เป็นผลให้ก๊าซฟอสจีนถูกปล่อยออกมา มีพิษมาก. ดังนั้นแม้ที่ความเข้มข้นในอากาศต่ำ (0.001 มก. ต่อ 1 dm 3) ก็อาจทำให้เสียชีวิตได้ คลอรีนระบุว่าหนักกว่าอากาศ ดังนั้นจึงมักจะอยู่ใกล้พื้นในรูปของหมอกควันสีเขียวอมเหลือง
เป็นครั้งแรกในทางปฏิบัติ K. Scheeley ได้รับสารนี้ในปี พ.ศ. 2317 โดยการรวมกรดไฮโดรคลอริกและไพโรลูไซต์ อย่างไรก็ตาม เฉพาะในปี 1810 P. Davy เท่านั้นที่สามารถระบุคุณลักษณะของคลอรีนและพิสูจน์ได้ว่าคลอรีนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่แยกจากกัน
เป็นที่น่าสังเกตว่าในปี พ.ศ. 2315 เขาสามารถได้รับไฮโดรเจนคลอไรด์ซึ่งเป็นสารประกอบของคลอรีนและไฮโดรเจน แต่นักเคมีไม่สามารถแยกองค์ประกอบทั้งสองนี้ออกได้
คลอรีนเป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่ 7 ของตารางธาตุ อยู่ในคาบที่ 3 และมีเลขอะตอม 17 (มีโปรตอน 17 ตัวในนิวเคลียสของอะตอม) อโลหะที่มีฤทธิ์ทางเคมี เขียนแทนด้วยตัวอักษร Cl.
เป็นตัวแทนของก๊าซที่ไม่มีสี แต่มีกลิ่นฉุนฉุน โดยทั่วไปจะเป็นพิษ ฮาโลเจนทั้งหมดเจือจางในน้ำอย่างดี เมื่อสัมผัสกับอากาศชื้น พวกมันจะเริ่มสูบบุหรี่
การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ภายนอกของอะตอม Cl คือ 3s2Зр5 ดังนั้นในสารประกอบ องค์ประกอบทางเคมีจึงมีระดับออกซิเดชันเป็น -1, +1, +3, +4, +5, +6 และ +7 รัศมีโควาเลนต์ของอะตอมคือ 0.96 Å, รัศมีไอออนิกของ Cl- คือ 1.83 Å, ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนของอะตอมคือ 3.65 eV, ระดับไอออไนเซชันคือ 12.87 eV
ตามที่ระบุไว้ข้างต้น คลอรีนเป็นอโลหะที่ค่อนข้างมีฤทธิ์ ซึ่งทำให้สามารถสร้างสารประกอบที่มีโลหะเกือบทุกชนิด (ในบางกรณีใช้ความร้อนหรือความชื้น แทนที่โบรมีน) และอโลหะ ในรูปแบบผงจะทำปฏิกิริยากับโลหะเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเท่านั้น
อุณหภูมิการเผาไหม้สูงสุดคือ 2250 °C ด้วยออกซิเจนสามารถเกิดออกไซด์ ไฮโปคลอไรต์ คลอไรต์ และคลอเรตได้ สารประกอบทั้งหมดที่มีออกซิเจนจะระเบิดได้เมื่อทำปฏิกิริยากับสารออกซิไดซ์ เป็นที่น่าสังเกตว่าพวกเขาสามารถระเบิดได้ตามอำเภอใจ ในขณะที่คลอเรตจะระเบิดเมื่อสัมผัสกับผู้ริเริ่มเท่านั้น
ลักษณะของคลอรีนตามตำแหน่งในระบบธาตุ:
สารง่าย ๆ
- องค์ประกอบของกลุ่มที่สิบเจ็ดของตารางธาตุ
- ช่วงที่สามของแถวที่สาม
- กลุ่มที่เจ็ดของกลุ่มย่อยหลัก
- เลขอะตอม 17;
- แสดงด้วยสัญลักษณ์ Cl;
- อโลหะที่ทำปฏิกิริยา;
- อยู่ในหมู่ฮาโลเจน
- ในสภาวะที่ใกล้เคียงกับปกติจะเป็นก๊าซพิษที่มีสีเหลืองอมเขียวมีกลิ่นฉุน
- โมเลกุลของคลอรีนมี 2 อะตอม (สูตร Cl2)
คุณสมบัติทางกายภาพคลอรีน:
จุดเดือด: -34.04 °C;
- จุดหลอมเหลว: -101.5 °C;
- ความหนาแน่นในสถานะก๊าซ - 3.214 g/l;
- ความหนาแน่นของคลอรีนเหลว (ในช่วงระยะเวลาการเดือด) - 1.537 g/cm3;
- ความหนาแน่นของคลอรีนแข็ง - 1.9 g/cm 3 ;
- ปริมาตรจำเพาะ - 1.745 x 10 -3 ลิตร/กรัม
ในสถานะก๊าซมีแนวโน้มที่จะกลายเป็นของเหลวได้ง่าย ที่ความดัน 8 บรรยากาศ และอุณหภูมิ 20 ° C มีลักษณะเป็นของเหลวสีเหลืองแกมเขียว มีคุณสมบัติกัดกร่อนสูงมาก ตามที่แสดงในทางปฏิบัติ องค์ประกอบทางเคมีนี้สามารถรักษาสถานะของเหลวให้มีอุณหภูมิวิกฤติ (143 ° C) โดยขึ้นอยู่กับความดันที่เพิ่มขึ้น
หากเย็นลงที่อุณหภูมิ -32°C ก็จะเปลี่ยนเป็นของเหลวโดยไม่คำนึงถึงความดันบรรยากาศ เมื่ออุณหภูมิลดลงอีก การตกผลึกจะเกิดขึ้น (ที่ -101 ° C)
เปลือกโลกมีคลอรีนเพียง 0.017% จำนวนมากพบได้ในก๊าซภูเขาไฟ ตามที่ระบุไว้ข้างต้น สารนี้มีฤทธิ์ทางเคมีที่ดีซึ่งเป็นผลมาจากการที่พบในธรรมชาติในสารประกอบที่มีองค์ประกอบอื่น ๆ อย่างไรก็ตาม แร่ธาตุหลายชนิดมีคลอรีน ลักษณะของธาตุทำให้เกิดแร่ธาตุต่างๆ ได้ประมาณร้อยชนิด ตามกฎแล้วสิ่งเหล่านี้คือคลอไรด์ของโลหะ
นอกจากนี้ยังพบจำนวนมากในมหาสมุทรโลก - เกือบ 2% นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าคลอไรด์ละลายอย่างแข็งขันและถูกพัดพาไปตามแม่น้ำและทะเล กระบวนการย้อนกลับก็เป็นไปได้เช่นกัน คลอรีนจะถูกพัดพากลับขึ้นฝั่ง จากนั้นลมจะพัดพาไปรอบๆ บริเวณโดยรอบ นั่นคือสาเหตุที่พบความเข้มข้นสูงสุดในเขตชายฝั่ง ในพื้นที่แห้งแล้งของโลก ก๊าซที่เรากำลังพิจารณานั้นเกิดขึ้นจากการระเหยของน้ำ ซึ่งเป็นผลมาจากการที่บึงเกลือปรากฏขึ้น มีการขุดสารนี้ประมาณ 100 ล้านตันต่อปีในโลก ซึ่งก็ไม่น่าแปลกใจเนื่องจากมีคราบคลอรีนอยู่เป็นจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม ลักษณะของมันขึ้นอยู่กับที่ตั้งทางภูมิศาสตร์เป็นส่วนใหญ่
ปัจจุบันมีหลายวิธีในการผลิตคลอรีน ซึ่งวิธีที่พบบ่อยที่สุดมีดังต่อไปนี้:
1. ไดอะแฟรม มันง่ายที่สุดและแพงที่สุด สารละลายน้ำเกลือในอิเล็กโทรไลซิสของไดอะแฟรมจะเข้าสู่ช่องว่างของขั้วบวก จากนั้นจะไหลผ่านตะแกรงเหล็กแคโทดเข้าสู่ไดอะแฟรม ประกอบด้วยเส้นใยโพลีเมอร์จำนวนเล็กน้อย คุณสมบัติที่สำคัญอุปกรณ์นี้เป็นกระแสทวน ถูกส่งจากช่องแอโนดไปยังช่องแคโทด ซึ่งทำให้สามารถรับคลอรีนและด่างแยกกันได้
2. เมมเบรน ประหยัดพลังงานมากที่สุดแต่ยากต่อการนำไปใช้ในองค์กร คล้ายกับไดอะแฟรม ความแตกต่างก็คือช่องว่างของขั้วบวกและแคโทดจะถูกคั่นด้วยเมมเบรนอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นเอาต์พุตจึงเป็นสองสตรีมที่แยกจากกัน
เป็นที่น่าสังเกตว่าลักษณะของสารเคมี ธาตุ (คลอรีน) ที่ได้จากวิธีเหล่านี้จะแตกต่างกัน วิธีเมมเบรนถือว่า "สะอาด" มากกว่า
3. วิธีปรอทด้วยแคโทดเหลว เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีอื่นๆ ตัวเลือกนี้ช่วยให้คุณได้รับคลอรีนที่บริสุทธิ์ที่สุด
แผนภาพพื้นฐานของการติดตั้งประกอบด้วยอิเล็กโตรไลเซอร์และปั๊มที่เชื่อมต่อถึงกันและเครื่องสลายอะมัลกัม ปรอทที่ถูกสูบพร้อมกับสารละลายเกลือแกงทำหน้าที่เป็นแคโทด และอิเล็กโทรดคาร์บอนหรือกราไฟท์ทำหน้าที่เป็นขั้วบวก หลักการทำงานของการติดตั้งมีดังนี้: คลอรีนจะถูกปล่อยออกจากอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งจะถูกกำจัดออกจากอิเล็กโทรไลเซอร์พร้อมกับอะโนไลต์ สิ่งเจือปนและคลอรีนที่ตกค้างจะถูกกำจัดออกจากส่วนหลัง ทำให้อิ่มตัวด้วยฮาไลต์อีกครั้ง และกลับสู่อิเล็กโทรไลซิส
ความต้องการ ความปลอดภัยทางอุตสาหกรรมและการผลิตที่ไม่สามารถทำกำไรได้นำไปสู่การเปลี่ยนแคโทดเหลวเป็นของแข็ง
คุณสมบัติของคลอรีนช่วยให้สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมได้ ด้วยสิ่งนี้ องค์ประกอบทางเคมีได้หลากหลาย (ไวนิลคลอไรด์, คลอโร-ยาง ฯลฯ) ยา,น้ำยาฆ่าเชื้อ. แต่ช่องทางที่ใหญ่ที่สุดในอุตสาหกรรมคือการผลิตกรดไฮโดรคลอริกและมะนาว
วิธีการทำความสะอาดมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย น้ำดื่ม- วันนี้พวกเขากำลังพยายามที่จะย้ายออกจากวิธีนี้แทนที่ด้วยโอโซนเนื่องจากสารที่เรากำลังพิจารณาส่งผลเสียต่อร่างกายมนุษย์และน้ำคลอรีนจะทำลายท่อ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าในสถานะอิสระ Cl มีผลเสียต่อท่อที่ทำจากโพลีโอเลฟินส์ อย่างไรก็ตาม ประเทศส่วนใหญ่นิยมใช้วิธีคลอรีนมากกว่า
คลอรีนยังใช้ในโลหะวิทยาด้วย ด้วยความช่วยเหลือทำให้ได้รับโลหะหายากจำนวนหนึ่ง (ไนโอเบียม, แทนทาลัม, ไทเทเนียม) ในอุตสาหกรรมเคมี สารประกอบออร์กาโนคลอรีนหลายชนิดถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันเพื่อควบคุมวัชพืชและเพื่อวัตถุประสงค์ทางการเกษตรอื่น ๆ นอกจากนี้องค์ประกอบนี้ยังใช้เป็นสารฟอกขาวอีกด้วย
เนื่องจากโครงสร้างทางเคมี คลอรีนจึงทำลายสีย้อมอินทรีย์และอนินทรีย์ส่วนใหญ่ได้ ทำได้โดยการฟอกขาวให้หมด ผลลัพธ์นี้เกิดขึ้นได้เฉพาะต่อหน้าน้ำเท่านั้น เนื่องจากกระบวนการเปลี่ยนสีเกิดขึ้นเนื่องจากเกิดขึ้นหลังจากการสลายคลอรีน: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O วิธีนี้พบการใช้งานสองสามอย่าง เมื่อหลายศตวรรษก่อนและได้รับความนิยมจนถึงทุกวันนี้
การใช้สารนี้เพื่อผลิตยาฆ่าแมลงออร์กาโนคลอรีนเป็นที่นิยมมาก ผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรเหล่านี้ฆ่าสิ่งมีชีวิตที่เป็นอันตรายโดยที่พืชไม่เสียหาย ส่วนสำคัญของคลอรีนทั้งหมดที่ผลิตบนโลกนี้ไปเพื่อความต้องการทางการเกษตร
นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตสารประกอบพลาสติกและยาง ใช้ทำฉนวนลวด เครื่องเขียน อุปกรณ์ และปลอกหุ้ม เครื่องใช้ในครัวเรือนเป็นต้น มีความเห็นว่ายางที่ได้รับในลักษณะนี้เป็นอันตรายต่อมนุษย์ แต่ไม่ได้รับการยืนยันจากวิทยาศาสตร์
เป็นที่น่าสังเกตว่าคลอรีน (เราได้อธิบายลักษณะของสารโดยละเอียดไว้ก่อนหน้านี้) และอนุพันธ์ของคลอรีน เช่น ก๊าซมัสตาร์ดและฟอสจีน ก็ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางทหารในการผลิตตัวแทนสงครามเคมีเช่นกัน
อโลหะเป็นสารธรรมดาที่มีก๊าซและของเหลว ในกรณีส่วนใหญ่ พวกเขานำไฟฟ้าได้แย่กว่าโลหะและมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในลักษณะทางกายภาพและทางกล ด้วยความช่วยเหลือ ระดับสูงไอออไนเซชันสามารถสร้างสารประกอบเคมีโควาเลนต์ได้ ด้านล่างนี้เราจะให้คำอธิบายเกี่ยวกับอโลหะที่ใช้คลอรีนเป็นตัวอย่าง
ดังที่ได้กล่าวไปแล้วองค์ประกอบทางเคมีนี้คือก๊าซ ภายใต้สภาวะปกติจะขาดคุณสมบัติคล้ายกับโลหะโดยสิ้นเชิง หากไม่ได้รับความช่วยเหลือจากภายนอก มันจะไม่สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ไนโตรเจน คาร์บอน ฯลฯ ได้ มันแสดงคุณสมบัติในการออกซิไดซ์โดยเชื่อมต่อกับสารธรรมดาและสารที่ซับซ้อนบางชนิด เป็นฮาโลเจนซึ่งสะท้อนให้เห็นอย่างชัดเจนในคุณสมบัติทางเคมี เมื่อใช้ร่วมกับตัวแทนฮาโลเจนอื่น ๆ (โบรมีน, แอสทาทีน, ไอโอดีน) มันจะเข้ามาแทนที่พวกมัน ในสถานะก๊าซ คลอรีน (คุณลักษณะของมันคือการยืนยันโดยตรง) จะละลายได้สูง เป็นยาฆ่าเชื้อได้ดีเยี่ยม มันฆ่าสิ่งมีชีวิตเท่านั้น ซึ่งทำให้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในด้านการเกษตรและการแพทย์
ลักษณะของอะตอมของคลอรีนทำให้สามารถใช้เป็นสารพิษได้ เยอรมนีใช้แก๊สครั้งแรกเมื่อวันที่ 22 เมษายน พ.ศ. 2458 ในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตประมาณ 15,000 คน ในขณะนี้ยังไม่สามารถใช้ได้
ให้กันเถอะ คำอธิบายสั้น ๆองค์ประกอบทางเคมีเป็นภาวะขาดอากาศหายใจ ส่งผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์ผ่านการหายใจไม่ออก ขั้นแรกจะทำให้ระบบทางเดินหายใจส่วนบนและเยื่อเมือกของดวงตาระคายเคือง อาการไอรุนแรงเริ่มต้นด้วยการหายใจไม่ออก นอกจากนี้เมื่อเจาะเข้าไปในปอดก๊าซจะกัดกร่อนเนื้อเยื่อปอดซึ่งทำให้เกิดอาการบวมน้ำ สำคัญ! คลอรีนเป็นสารที่ออกฤทธิ์เร็ว
อาการจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความเข้มข้นในอากาศ ในระดับต่ำบุคคลจะมีอาการแดงของเยื่อเมือกของดวงตาและหายใจถี่เล็กน้อย ปริมาณ 1.5-2 g/m 3 ในบรรยากาศทำให้เกิดอาการหนักและรู้สึกเฉียบพลันที่หน้าอก ปวดเฉียบพลันในทางเดินหายใจส่วนบน ภาวะนี้อาจมาพร้อมกับน้ำตาไหลอย่างรุนแรง หลังจากอยู่ในห้องที่มีคลอรีนเข้มข้นเช่นนี้เป็นเวลา 10-15 นาที จะทำให้เกิดอาการปอดไหม้อย่างรุนแรงและเสียชีวิตได้ ที่ความเข้มข้นที่หนาแน่นกว่านี้ อาจเสียชีวิตได้ภายในหนึ่งนาทีนับจากอัมพาตของระบบทางเดินหายใจส่วนบน
คลอรีนพบได้ในสิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมด ลักษณะเฉพาะคือไม่มีอยู่ในรูปแบบบริสุทธิ์ แต่อยู่ในรูปของสารประกอบ
ในสิ่งมีชีวิตของสัตว์และมนุษย์ คลอรีนไอออนจะรักษาความเท่าเทียมกันของออสโมติก เนื่องจากพวกมันมีรัศมีที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเจาะเข้าไปในเซลล์เมมเบรน นอกจากโพแทสเซียมไอออนแล้ว Cl ยังควบคุมสมดุลของเกลือและน้ำ ในลำไส้ไอออนของคลอรีนจะสร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยต่อการทำงานของเอนไซม์โปรตีโอไลติกของน้ำย่อย ช่องคลอรีนพบได้ในหลายเซลล์ในร่างกายของเรา การแลกเปลี่ยนของเหลวระหว่างเซลล์จะเกิดขึ้นและรักษาค่า pH ของเซลล์ไว้ ประมาณ 85% ของปริมาตรรวมขององค์ประกอบนี้ในร่างกายอาศัยอยู่ในพื้นที่ระหว่างเซลล์ จะถูกขับออกจากร่างกายผ่านทางท่อปัสสาวะ ผลิตโดยร่างกายของสตรีระหว่างให้นมบุตร
ในขั้นตอนของการพัฒนานี้เป็นเรื่องยากที่จะพูดได้อย่างชัดเจนว่าโรคใดที่เกิดจากคลอรีนและสารประกอบของมัน นี่เป็นเพราะขาดการวิจัยในด้านนี้
ไอออนของคลอรีนก็มีอยู่ในเซลล์พืชเช่นกัน เขามีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการเผาผลาญพลังงาน หากไม่มีองค์ประกอบนี้ กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงก็เป็นไปไม่ได้ ด้วยความช่วยเหลือรากจะดูดซับอย่างแข็งขัน สารที่จำเป็น- แต่คลอรีนที่มีความเข้มข้นสูงในพืชอาจมีผลเสีย (ทำให้กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงช้าลงหยุดการพัฒนาและการเจริญเติบโต)
อย่างไรก็ตามมีตัวแทนของพืชที่สามารถ "ผูกมิตร" หรืออย่างน้อยก็เข้ากับองค์ประกอบนี้ได้ ลักษณะของอโลหะ (คลอรีน) มีรายการเช่นความสามารถของสารในการออกซิไดซ์ในดิน ในกระบวนการวิวัฒนาการ พืชที่กล่าวมาข้างต้นเรียกว่าฮาโลไฟต์ ได้ครอบครองบึงเกลือที่ว่างเปล่า ซึ่งว่างเปล่าเนื่องจากมีองค์ประกอบนี้มากเกินไป พวกมันดูดซับไอออนของคลอรีนแล้วกำจัดพวกมันด้วยความช่วยเหลือของใบไม้ร่วง
มีหลายวิธีในการเคลื่อนย้ายและจัดเก็บคลอรีน ลักษณะขององค์ประกอบบ่งบอกถึงความจำเป็นในการใช้กระบอกสูบพิเศษด้วย แรงดันสูง- ภาชนะดังกล่าวมีเครื่องหมายประจำตัว - เส้นสีเขียวแนวตั้ง ต้องล้างถังให้สะอาดทุกเดือน เมื่อเก็บคลอรีนไว้เป็นเวลานานจะเกิดตะกอนที่ระเบิดได้มาก - ไนโตรเจนไตรคลอไรด์ การไม่ปฏิบัติตามกฎความปลอดภัยทั้งหมดอาจส่งผลให้เกิดการจุดระเบิดและการระเบิดได้เอง
นักเคมีในอนาคตควรรู้คุณลักษณะของคลอรีน ตามแผนนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 9 สามารถทำการทดลองในห้องปฏิบัติการด้วยสารนี้โดยอาศัยความรู้พื้นฐานของสาขาวิชา โดยปกติแล้ว ครูมีหน้าที่ให้คำแนะนำด้านความปลอดภัย
ขั้นตอนการทำงานมีดังนี้: คุณต้องเอาขวดที่มีคลอรีนแล้วเทเศษโลหะขนาดเล็กลงไป ในระหว่างการบิน ขี้กบจะลุกเป็นไฟด้วยประกายไฟที่สว่างจ้า และในขณะเดียวกันก็เกิดควันสีขาวอ่อนของ SbCl 3 เมื่อฟอยล์จุ่มลงในภาชนะที่มีคลอรีน มันก็จะติดไฟได้เองเช่นกัน และเกล็ดหิมะที่ลุกเป็นไฟจะค่อยๆ ตกลงไปที่ด้านล่างของขวด ในระหว่างปฏิกิริยานี้จะเกิดของเหลวควัน - SnCl 4 เมื่อตะไบเหล็กถูกใส่ลงในภาชนะ จะเกิด “หยด” สีแดง และควัน FeCl 3 สีแดงจะปรากฏขึ้น
พร้อมทั้ง งานภาคปฏิบัติทฤษฎีซ้ำรอยเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งคำถามเช่นลักษณะของคลอรีนตามตำแหน่งในตารางธาตุ (อธิบายไว้ตอนต้นของบทความ)
จากการทดลองพบว่าองค์ประกอบนั้นทำปฏิกิริยากับสารประกอบอินทรีย์อย่างแข็งขัน หากคุณใส่สำลีที่แช่ในน้ำมันสนไว้ในขวดคลอรีน สำลีจะจุดติดไฟทันทีและเขม่าจะหลุดออกจากขวดทันที โซเดียมคุกรุ่นอย่างน่าทึ่งด้วยเปลวไฟสีเหลือง และผลึกเกลือปรากฏบนผนังของภาชนะบรรจุสารเคมี เป็นเรื่องน่าสนใจสำหรับนักเรียนที่จะรู้ว่าในขณะที่ยังเป็นนักเคมีรุ่นเยาว์ N. N. Semenov (ต่อมาเป็นผู้ชนะรางวัลโนเบล) หลังจากทำการทดลองดังกล่าวแล้ว ก็เก็บเกลือจากผนังขวดแล้วโรยบนขนมปังแล้วกินเข้าไป เคมีกลายเป็นสิ่งที่ถูกต้องและไม่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ผิดหวัง จากการทดลองของนักเคมี เกลือแกงธรรมดาก็กลายเป็นจริง!
องค์ประกอบของกลุ่มย่อย VII ของตารางธาตุของ D.I. Mendeleev ที่ระดับภายนอกมีอิเล็กตรอน 7 ตัวดังนั้นเมื่อทำปฏิกิริยากับสารรีดิวซ์คลอรีนจะแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์โดยดึงดูดอิเล็กตรอนของโลหะเข้ามาหาตัวมันเอง
คลอรีนนั่นเอง ก๊าซสีเหลือง- มีกลิ่นฉุน
ฟรี คลอรีนกระตือรือร้นมาก มันทำปฏิกิริยากับสารธรรมดาทุกชนิด ยกเว้นออกซิเจน ไนโตรเจน และก๊าซมีตระกูล:
ศรี + 2 Cl 2 = SiCl 4 + ถาม.
เมื่อทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนที่อุณหภูมิห้องแทบไม่มีปฏิกิริยาใด ๆ แต่ทันทีที่แสงทำหน้าที่เป็นอิทธิพลภายนอกจะเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ซึ่งพบการประยุกต์ใช้ในเคมีอินทรีย์
เมื่อถูกความร้อน คลอรีนสามารถแทนที่ไอโอดีนหรือโบรมีนจากกรดได้:
Cl 2 + 2 ฮบ = 2 เอชซีแอล + บ 2 .
คลอรีนทำปฏิกิริยากับน้ำโดยละลายไปบางส่วน ส่วนผสมนี้เรียกว่าน้ำคลอรีน
ทำปฏิกิริยากับด่าง:
Cl 2 + 2NaOH = โซเดียมคลอไรด์ + NaClO + H 2 O (เย็น),
Cl 2 + 6KOH = 5KCl + KClO 3 + 3 H 2 O (ความร้อน).
1. อิเล็กโทรไลซิสของการหลอมโซเดียมคลอไรด์ซึ่งดำเนินการตามรูปแบบต่อไปนี้:
2. วิธีห้องปฏิบัติการในการผลิตคลอรีน:
MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O
กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซีย
สถาบันการศึกษางบประมาณของรัฐบาลกลางด้านการศึกษาวิชาชีพระดับสูง
มหาวิทยาลัยเคมี-เทคโนโลยีแห่งรัฐ IVANOVSK
กรม TP และ MET
เชิงนามธรรม
คลอรีน: สมบัติ การใช้งาน การผลิต
หัวหน้า: Efremov A.M.
อิวาโนโว 2015
การแนะนำ
ข้อมูลทั่วไปสำหรับคลอรีน
การใช้คลอรีน
วิธีทางเคมีในการผลิตคลอรีน
กระแสไฟฟ้า แนวคิดและสาระสำคัญของกระบวนการ
การผลิตภาคอุตสาหกรรมคลอรีน
ข้อควรระวังด้านความปลอดภัยในการผลิตคลอรีนและการรักษาความปลอดภัย สิ่งแวดล้อม
บทสรุป
การแนะนำ
คลอรีนองค์ประกอบทางเคมีไฟฟ้า
เนื่องจากมีการใช้คลอรีนในปริมาณมากในสาขาวิทยาศาสตร์ อุตสาหกรรม การแพทย์ และในชีวิตประจำวัน ความต้องการคลอรีนจึงเพิ่มขึ้นอย่างน่าหายนะเมื่อเร็ว ๆ นี้ มีหลายวิธีในการผลิตคลอรีนในห้องปฏิบัติการและ วิธีการทางอุตสาหกรรมอย่างไรก็ตาม ล้วนมีข้อเสียมากกว่าข้อดี การได้รับคลอรีน เช่น จากกรดไฮโดรคลอริกซึ่งเป็นผลพลอยได้และของเสียจากสารเคมีจำนวนมากและอุตสาหกรรมอื่นๆ หรือเกลือแกงที่ขุดในแหล่งสะสมเกลือ เป็นกระบวนการที่ค่อนข้างใช้พลังงาน เป็นอันตรายจากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อมและอย่างมาก เป็นอันตรายต่อชีวิตและสุขภาพ
ปัจจุบันปัญหาการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตคลอรีนที่จะขจัดข้อด้อยที่กล่าวมาทั้งหมดและยังมีคลอรีนที่ให้ผลผลิตสูงนั้นเป็นเรื่องเร่งด่วนมาก
.ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับคลอรีน
K. Scheele ได้รับคลอรีนเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2317 โดยทำปฏิกิริยากรดไฮโดรคลอริกกับไพโรลูไซต์ MnO2 อย่างไรก็ตาม เฉพาะในปี ค.ศ. 1810 G. Davy ได้กำหนดว่าคลอรีนเป็นองค์ประกอบและตั้งชื่อคลอรีน (จากภาษากรีก คลอรอส - เหลืองเขียว) ในปี ค.ศ. 1813 J. L. Gay-Lussac เสนอชื่อ "คลอรีน" สำหรับธาตุนี้
คลอรีนเป็นองค์ประกอบของหมู่ที่ 7 ของตารางธาตุของ D.I. น้ำหนักโมเลกุล 70.906 น้ำหนักอะตอม 35.453 เลขอะตอม 17 เป็นของตระกูลฮาโลเจน ภายใต้สภาวะปกติ คลอรีนอิสระซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลไดอะตอมมิกจะเป็นก๊าซสีเหลืองแกมเขียว ไม่ติดไฟ มีกลิ่นฉุนและระคายเคืองเป็นพิเศษ เป็นพิษและทำให้หายใจไม่ออก ก๊าซคลอรีนอัดที่ความดันบรรยากาศจะกลายเป็นของเหลวสีเหลืองอำพันที่อุณหภูมิ -34.05 °C แข็งตัวที่ -101.6 °C และความดัน 1 atm โดยทั่วไปคลอรีนจะมีส่วนผสมของ 35Cl 75.53% และ 37Cl 24.47% ภายใต้สภาวะปกติ ความหนาแน่นของก๊าซคลอรีนคือ 3.214 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร ซึ่งหนักกว่าอากาศประมาณ 2.5 เท่า
ในทางเคมี คลอรีนมีปฏิกิริยาสูง โดยจะรวมตัวโดยตรงกับโลหะเกือบทั้งหมด (โดยบางชนิดจะมีความชื้นหรือเมื่อถูกความร้อนเท่านั้น) และกับอโลหะ (ยกเว้นคาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน ก๊าซเฉื่อย) ทำให้เกิดคลอไรด์ที่สอดคล้องกัน ทำปฏิกิริยากับ สารประกอบหลายชนิดแทนที่ไฮโดรเจนในไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวและรวมตัวกับสารประกอบที่ไม่อิ่มตัว นี่เป็นเพราะการใช้งานที่หลากหลาย คลอรีนจะแทนที่โบรมีนและไอโอดีนจากสารประกอบด้วยไฮโดรเจนและโลหะ โลหะอัลคาไลเมื่อมีความชื้นเล็กน้อยจะทำปฏิกิริยากับคลอรีนด้วยการจุดไฟ โลหะส่วนใหญ่ทำปฏิกิริยากับคลอรีนแห้งเมื่อถูกความร้อนเท่านั้น เหล็กและโลหะบางชนิดมีความทนทานต่อบรรยากาศของคลอรีนแห้งที่อุณหภูมิต่ำ ดังนั้นจึงใช้ในการผลิตอุปกรณ์และห้องเก็บคลอรีนแห้ง ฟอสฟอรัสจุดติดไฟในบรรยากาศคลอรีนก่อตัวเป็น PCl3 และด้วยคลอรีนเพิ่มเติม - PCl5 ซัลเฟอร์กับคลอรีนเมื่อถูกความร้อนจะได้ S2Cl2, SCl2 และ SnClm อื่นๆ สารหนู พลวง บิสมัท สตรอนเซียม เทลลูเรียม ทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับคลอรีน ส่วนผสมของคลอรีนและไฮโดรเจนจะเผาไหม้ด้วยเปลวไฟไม่มีสีหรือเหลืองเขียวจนเกิดเป็นไฮโดรเจนคลอไรด์ (นี่คือปฏิกิริยาลูกโซ่) อุณหภูมิสูงสุดของเปลวไฟไฮโดรเจน-คลอรีนคือ 2200°C ส่วนผสมของคลอรีนกับไฮโดรเจนที่มีความเข้มข้นตั้งแต่ 5.8 ถึง 88.5% H2 จะระเบิดได้และสามารถระเบิดได้จากแสง ประกายไฟทางไฟฟ้า ความร้อน หรือจากการมีอยู่ของสารบางชนิด เช่น เหล็กออกไซด์
ด้วยออกซิเจน คลอรีนจะเกิดออกไซด์: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8 รวมถึงไฮโปคลอไรต์ (เกลือของกรดไฮโปคลอรัส), คลอไรต์, คลอเรตและเปอร์คลอเรต สารประกอบออกซิเจนของคลอรีนทั้งหมดจะเกิดเป็นส่วนผสมที่ระเบิดได้กับสารออกซิไดซ์ได้ง่าย คลอรีนออกไซด์ไม่เสถียรและสามารถระเบิดได้เอง ไฮโปคลอไรต์จะสลายตัวช้าๆ ในระหว่างการเก็บรักษา คลอเรตและเปอร์คลอเรตสามารถระเบิดได้ภายใต้อิทธิพลของตัวริเริ่ม คลอรีนในน้ำไฮโดรไลซ์เกิดกรดไฮโปคลอรัสและกรดไฮโดรคลอริก: Cl2 + H2O? HClO + HCl สารละลายสีเหลืองที่เกิดขึ้นมักเรียกว่าน้ำคลอรีน เมื่อคลอรีนในสารละลายน้ำของอัลคาไลเย็นจะเกิดไฮโปคลอไรต์และคลอไรด์: 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O และเมื่อถูกความร้อนจะเกิดคลอเรต ได้รับคลอรีนของแคลเซียมไฮดรอกไซด์แห้ง สารฟอกขาว- เมื่อแอมโมเนียทำปฏิกิริยากับคลอรีน จะเกิดไนโตรเจนไตรคลอไรด์ เมื่อทำคลอรีนสารประกอบอินทรีย์ คลอรีนจะเข้ามาแทนที่ไฮโดรเจนหรือเพิ่มพันธะหลายตัว ทำให้เกิดสารประกอบที่มีคลอรีนหลายชนิด สารประกอบอินทรีย์- คลอรีนก่อให้เกิดสารประกอบอินเตอร์ฮาโลเจนกับฮาโลเจนอื่นๆ คลอรีนฟลูออไรด์ ClF, ClF3, ClF3 มีปฏิกิริยาสูง ตัวอย่างเช่น ในบรรยากาศ ClF3 ใยแก้วจะติดไฟได้เอง สารประกอบคลอรีนที่รู้จักกับออกซิเจนและฟลูออรีนคือคลอรีนออกซีฟลูออไรด์: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 และฟลูออรีนเปอร์คลอเรต FClO4
คลอรีนเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปของสารประกอบเท่านั้น ปริมาณเฉลี่ยในเปลือกโลกอยู่ที่ 1.7·10-2% โดยมวล การอพยพของน้ำมีบทบาทสำคัญในประวัติศาสตร์ของคลอรีนในเปลือกโลก พบในรูปของคลิออนในมหาสมุทรโลก (1.93%) น้ำเกลือใต้ดิน และทะเลสาบเกลือ จำนวนแร่ธาตุในตัวเอง (ส่วนใหญ่เป็นคลอไรด์ตามธรรมชาติ) คือ 97 โดยแร่ธาตุหลักคือ Halite NaCl (เกลือสินเธาว์) โพแทสเซียมและแมกนีเซียมคลอไรด์จำนวนมากและคลอไรด์ผสมเป็นที่รู้จักกัน: sylvinite KCl, sylvinite (Na, K)Cl, carnalite KCl MgCl2 6H2O, kainite KCl MgSO4 3H2O, bischofite MgCl2 6H2O ในประวัติศาสตร์ของโลก คุ้มค่ามากมีการไหลของ HCl ที่บรรจุอยู่ในก๊าซภูเขาไฟเข้าสู่ส่วนบนของเปลือกโลก
มาตรฐานคุณภาพคลอรีน
ชื่อตัวบ่งชี้ GOST 6718-93 เกรดสูงสุด เกรด 1 ปริมาตร เศษส่วนของคลอรีน ไม่น้อยกว่า % 99.899.6 มวล เศษส่วนของน้ำ ไม่เกิน % 0.010.04 มวล เศษส่วนของไนโตรเจน ไตรคลอไรด์ ไม่เกิน % 0.0020.004 มวล เศษส่วนของสารตกค้างไม่ระเหย ไม่เกิน %0 .0150.10
การจัดเก็บและการขนส่งคลอรีน
คลอรีนที่ผลิตด้วยวิธีการต่างๆ จะถูกเก็บไว้ใน “ถัง” พิเศษหรือปั๊มลงในกระบอกสูบเหล็กทรงกระบอก (ปริมาตร 10-250 ลบ.ม.) และทรงกระบอก (ปริมาตร 600-2000 ลบ.ม. ) ภายใต้ความดันไอของตัวเองที่ 18 กก./ซม.2 ปริมาณการจัดเก็บสูงสุดคือ 150 ตัน ถังที่มีคลอรีนเหลวภายใต้ความกดดันจะมีสีพิเศษ - สีป้องกัน หากถังคลอรีนลดแรงดัน ก๊าซจะปล่อยออกมาอย่างรวดเร็วโดยมีความเข้มข้นสูงกว่าก๊าซอันตรายถึงชีวิตหลายเท่า ควรสังเกตว่าเมื่อใช้ถังคลอรีนเป็นเวลานาน ไนโตรเจนไตรคลอไรด์ที่ระเบิดได้อย่างรุนแรงจะสะสมอยู่ในนั้น ดังนั้นในบางครั้ง ถังคลอรีนจะต้องผ่านการล้างและทำความสะอาดไนโตรเจนคลอไรด์เป็นประจำ คลอรีนถูกขนส่งในตู้คอนเทนเนอร์ ถังรถไฟ และกระบอกสูบ ซึ่งทำหน้าที่เป็นที่เก็บชั่วคราว
2.การใช้คลอรีน
อุตสาหกรรมเคมีใช้คลอรีนเป็นหลักเพื่อผลิตอนุพันธ์ของคลอรีนอินทรีย์ต่างๆ ที่ใช้ในการผลิตพลาสติก ยางสังเคราะห์ เส้นใยเคมี ตัวทำละลาย ยาฆ่าแมลง ฯลฯ ปัจจุบันมากกว่า 60% ของการผลิตคลอรีนทั่วโลกใช้สำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ นอกจากนี้ คลอรีนยังใช้ในการผลิตกรดไฮโดรคลอริก สารฟอกขาว คลอเรต และผลิตภัณฑ์อื่นๆ คลอรีนในปริมาณที่มีนัยสำคัญถูกนำมาใช้ในโลหะวิทยาเพื่อการคลอรีนในระหว่างการประมวลผลแร่โพลีเมทัลลิก การสกัดทองคำจากแร่ และยังใช้ในอุตสาหกรรมการกลั่นน้ำมัน การเกษตร การแพทย์ และสุขาภิบาล เพื่อทำให้น้ำดื่มและน้ำเสียเป็นกลาง ในด้านดอกไม้ไฟและด้านอื่นๆ ของเศรษฐกิจของประเทศ จากการพัฒนาพื้นที่สำหรับการใช้คลอรีน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากความสำเร็จของการสังเคราะห์สารอินทรีย์ ทำให้การผลิตคลอรีนทั่วโลกมีมากกว่า 20 ล้านตันต่อปี
ตัวอย่างหลักของการใช้และการใช้คลอรีนในสาขาวิทยาศาสตร์ อุตสาหกรรม และความต้องการภายในประเทศต่างๆ:
1.ในการผลิตโพลีไวนิลคลอไรด์, สารประกอบพลาสติก, ยางสังเคราะห์ซึ่งใช้ในการผลิต: ฉนวนสำหรับสายไฟ, โปรไฟล์หน้าต่าง, วัสดุบรรจุภัณฑ์ เสื้อผ้าและรองเท้า เสื่อน้ำมันและแผ่นเสียง วาร์นิช อุปกรณ์และพลาสติกโฟม ของเล่น ชิ้นส่วนเครื่องมือ วัสดุก่อสร้าง- โพลีไวนิลคลอไรด์ผลิตโดยการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของไวนิลคลอไรด์ ซึ่งปัจจุบันส่วนใหญ่มักผลิตจากเอทิลีนโดยวิธีสมดุลคลอรีนผ่านสารตัวกลาง 1,2-ไดคลอโรอีเทน
CH2=CH2+Cl2=>CH2Cl-CH2ClCl-CH2Cl=> CH2=CHCl+HCl
1)เป็นสารฟอกขาว (แม้ว่าจะไม่ใช่คลอรีนเองที่ "ฟอกขาว" แต่เป็นอะตอมออกซิเจนซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของกรดไฮโปคลอรัสตามปฏิกิริยา: Cl2 + H2O ? HCl + HClO ? 2HCl + O*)
2)ในการผลิตยาฆ่าแมลงออร์กาโนคลอรีน - สารที่ฆ่าแมลงที่เป็นอันตรายต่อพืชผล แต่ปลอดภัยสำหรับพืช (อัลดริน, ดีดีที, เฮกซะคลอเรน) ยาฆ่าแมลงที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่งคือเฮกซาคลอโรไซโคลเฮกเซน (C6H6Cl6)
)ใช้เป็นตัวแทนสงครามเคมี เช่นเดียวกับการผลิตตัวแทนสงครามเคมีอื่นๆ: ก๊าซมัสตาร์ด (C4H8Cl2S), ฟอสจีน (CCl2O)
)สำหรับการฆ่าเชื้อโรคในน้ำ - "คลอรีน" วิธีการฆ่าเชื้อน้ำดื่มที่พบบ่อยที่สุดนั้นขึ้นอยู่กับความสามารถของคลอรีนอิสระและสารประกอบของคลอรีนในการยับยั้งระบบเอนไซม์ของจุลินทรีย์ที่กระตุ้นกระบวนการรีดอกซ์ ในการฆ่าเชื้อน้ำดื่ม มีการใช้สิ่งต่อไปนี้: คลอรีน (Cl2), คลอรีนไดออกไซด์ (ClO2), คลอรามีน (NH2Cl) และสารฟอกขาว (Ca(Cl)OCl)
)จดทะเบียนในอุตสาหกรรมอาหารเป็น วัตถุเจือปนอาหาร E925.
)ในการผลิตสารเคมีของโซดาไฟ (NaOH) (ใช้ในการผลิตเรยอน ในอุตสาหกรรมสบู่) กรดไฮโดรคลอริก (HCl) สารฟอกขาว เกลือเบอร์โทไลต์ (KClO3) โลหะคลอไรด์ สารพิษ ยา ปุ๋ย
)ในโลหะวิทยาเพื่อการผลิตโลหะบริสุทธิ์: ไทเทเนียม, ดีบุก, แทนทาลัม, ไนโอเบียม
TiO2 + 2C + 2Cl2 => TiCl4 + 2CO;
TiCl4 + 2Mg => 2MgCl2 + Ti (ที่ T=850°C)
)เป็นตัวบ่งชี้นิวตริโนแสงอาทิตย์ในเครื่องตรวจจับคลอรีน-อาร์กอน (แนวคิดของ "เครื่องตรวจจับคลอรีน" สำหรับการลงทะเบียนนิวตริโนแสงอาทิตย์ถูกเสนอโดยนักวิชาการฟิสิกส์โซเวียตชื่อดัง B. Pontecorvo และดำเนินการโดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน R. Davis และผู้ร่วมงานของเขา เมื่อจับนิวตริโนนิวเคลียสของไอโซโทปคลอรีนที่มีน้ำหนักอะตอม 37 แล้วจะเปลี่ยนเป็นนิวเคลียสของไอโซโทปอาร์กอน-37 ซึ่งผลิตอิเล็กตรอนหนึ่งตัวที่สามารถลงทะเบียนได้)
ประเทศที่พัฒนาแล้วหลายประเทศพยายามจำกัดการใช้คลอรีนในชีวิตประจำวัน ซึ่งรวมถึงเนื่องจากการเผาไหม้ของเสียที่มีคลอรีนทำให้เกิดไดออกซินในปริมาณที่มีนัยสำคัญ (สารเป็นพิษต่อระบบนิเวศทั่วโลกที่มีคุณสมบัติก่อกลายพันธุ์ที่มีประสิทธิภาพ)
3.วิธีทางเคมีในการผลิตคลอรีน
ก่อนหน้านี้การผลิตคลอรีนด้วยวิธีทางเคมีโดยใช้วิธี Weldon และ Deacon เป็นเรื่องปกติ ในกระบวนการเหล่านี้ คลอรีนถูกสร้างขึ้นโดยปฏิกิริยาออกซิเดชันของไฮโดรเจนคลอไรด์ที่เกิดขึ้นเป็นผลพลอยได้ในการผลิตโซเดียมซัลเฟตจากเกลือแกงโดยการกระทำของกรดซัลฟิวริก
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นโดยใช้วิธีเวลดอน:
4HCl + MnO2 =>MnCl2+ 2H2O + Cl2
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นโดยใช้วิธีของดีคอน:
HCl + O2 =>2H2O + 2Cl2
ในกระบวนการ Dikonovsky มีการใช้คอปเปอร์คลอไรด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาโดยสารละลาย 50% ซึ่ง (บางครั้งด้วยการเติม NaCl) ถูกชุบด้วยตัวพาเซรามิกที่มีรูพรุน อุณหภูมิปฏิกิริยาที่เหมาะสมที่สุดกับตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวโดยปกติจะอยู่ในช่วง 430-490° ตัวเร่งปฏิกิริยานี้ถูกวางยาพิษได้ง่ายจากสารประกอบอาร์เซนิก ซึ่งจะก่อให้เกิดอาร์ซีเนตทองแดงที่ไม่ใช้งาน เช่นเดียวกับซัลเฟอร์ไดออกไซด์และซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ การปรากฏตัวของไอกรดซัลฟิวริกในก๊าซแม้เพียงเล็กน้อยจะทำให้ผลผลิตของคลอรีนลดลงอย่างรวดเร็วอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาตามลำดับ:
H2SO4 => SO2 + 1/2O2 + H2O+ C12 + 2H2O => 2НCl + H2SO4
C12 + H2O => 1/2O2 + 2HCl
ดังนั้นกรดซัลฟิวริกจึงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ส่งเสริมการแปลง Cl2 เป็น HCl แบบย้อนกลับ ดังนั้นก่อนออกซิเดชันบนตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดง ก๊าซไฮโดรคลอไรด์จะต้องได้รับการทำให้บริสุทธิ์อย่างทั่วถึงจากสิ่งสกปรกที่ลดผลผลิตของคลอรีน
การติดตั้งของ Deacon ประกอบด้วยเครื่องทำความร้อนแก๊ส ตัวกรองแก๊ส และอุปกรณ์หน้าสัมผัสของโครงเหล็กทรงกระบอก ซึ่งภายในมีกระบอกเซรามิกสองกระบอกที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ศูนย์กลางและมีรู ช่องว่างวงแหวนระหว่างพวกมันเต็มไปด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา ไฮโดรเจนคลอไรด์ถูกออกซิไดซ์กับอากาศ ดังนั้นคลอรีนจึงเจือจาง ส่วนผสมที่ประกอบด้วย HCl 25 โดยปริมาตร และอากาศ 75 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร (~16% O2) ถูกป้อนเข้าไปในอุปกรณ์สัมผัส และก๊าซที่ออกจากอุปกรณ์มีประมาณ 8% C12, HCl 9%, ไอน้ำ 8% และ 75% อากาศ . ก๊าซดังกล่าวหลังจากล้างด้วย HCl และทำให้แห้งด้วยกรดซัลฟิวริกแล้ว มักจะถูกนำมาใช้เพื่อผลิตสารฟอกขาว
ปัจจุบันการฟื้นฟูกระบวนการ Deacon ขึ้นอยู่กับการเกิดออกซิเดชันของไฮโดรเจนคลอไรด์ไม่ใช่กับอากาศ แต่ด้วยออกซิเจน ซึ่งทำให้สามารถรับคลอรีนเข้มข้นโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีฤทธิ์สูง ผลลัพธ์ของส่วนผสมคลอรีน-ออกซิเจนจะถูกล้างจากสารตกค้าง HC1 อย่างต่อเนื่องด้วยกรดไฮโดรคลอริก 36 และ 20% แล้วทำให้แห้งด้วยกรดซัลฟิวริก จากนั้นคลอรีนจะกลายเป็นของเหลวและออกซิเจนกลับเข้าสู่กระบวนการ คลอรีนยังถูกแยกออกจากออกซิเจนโดยการดูดซับคลอรีนภายใต้ความดัน 8 atm ด้วยซัลเฟอร์คลอไรด์ ซึ่งจากนั้นจะถูกสร้างใหม่เพื่อผลิตคลอรีน 100%:
Сl2 + S2CI2
ตัวอย่างเช่น มีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิต่ำ คอปเปอร์ไดคลอไรด์ที่กระตุ้นด้วยเกลือของโลหะหายาก ซึ่งทำให้สามารถดำเนินการกระบวนการได้แม้ที่อุณหภูมิ 100°C ดังนั้นจึงเพิ่มระดับการแปลง HCl เป็น Cl2 อย่างรวดเร็ว บนตัวเร่งปฏิกิริยาโครเมียมออกไซด์ HCl จะถูกเผาในออกซิเจนที่อุณหภูมิ 340-480°C มีการอธิบายการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาจากส่วนผสมของ V2O5 กับไพโรซัลเฟตของโลหะอัลคาไลและแอคติเวเตอร์บนซิลิกาเจลที่อุณหภูมิ 250–20°C กลไกและจลนศาสตร์ของกระบวนการนี้ได้รับการศึกษาและสร้างแล้ว เงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดการนำไปปฏิบัติโดยเฉพาะในฟลูอิไดซ์เบด
ออกซิเดชันของไฮโดรเจนคลอไรด์กับออกซิเจนยังดำเนินการโดยใช้ส่วนผสมหลอมเหลวของ FeCl3 + KCl ในสองขั้นตอนดำเนินการในเครื่องปฏิกรณ์แยกกัน ในเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรก เฟอร์ริกคลอไรด์จะถูกออกซิไดซ์ให้กลายเป็นคลอรีน:
2FeCl3 + 1
ในเครื่องปฏิกรณ์เครื่องที่สอง เฟอร์ริกคลอไรด์จะถูกสร้างใหม่จากเฟอร์ริกออกไซด์ด้วยไฮโดรเจนคลอไรด์:
O3 + 6HCI = 2FeCl3 + 3H20
เพื่อลดความดันไอของเฟอร์ริกคลอไรด์ จึงเติมโพแทสเซียมคลอไรด์ นอกจากนี้ยังเสนอให้ดำเนินการกระบวนการนี้ในอุปกรณ์เครื่องเดียว ซึ่งมวลสัมผัสที่ประกอบด้วย Fe2O3, KC1 และทองแดง โคบอลต์ หรือนิกเกิลคลอไรด์ที่สะสมอยู่บนตัวพาเฉื่อยจะเคลื่อนจากบนลงล่างของอุปกรณ์ ที่ด้านบนของอุปกรณ์ จะผ่านโซนคลอรีนร้อน โดยที่ Fe2O3 จะถูกแปลงเป็น FeCl3 โดยจะทำปฏิกิริยากับ HCl ที่อยู่ในการไหลของก๊าซจากล่างขึ้นบน จากนั้นมวลสัมผัสจะถูกลดระดับลงในเขตทำความเย็น โดยที่องค์ประกอบคลอรีนจะเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของออกซิเจน และ FeCl3 เปลี่ยนเป็น Fe2O3 มวลสัมผัสที่ถูกออกซิไดซ์จะถูกส่งกลับไปยังโซนคลอรีน
ออกซิเดชันทางอ้อมที่คล้ายกันของ HCl ถึง Cl2 ดำเนินการตามรูปแบบต่อไปนี้:
2HC1 + MgO = MgCl2 + H2O
ขอเสนอให้ผลิตคลอรีนและกรดซัลฟิวริกไปพร้อมๆ กันโดยการส่งก๊าซที่มี HCl, O2 และ SO2 ส่วนเกินจำนวนมากผ่านตัวเร่งปฏิกิริยาวาเนเดียมที่อุณหภูมิ 400600°C จากนั้น H2SO4 และ HSO3Cl จะถูกควบแน่นจากแก๊ส และ SO3 จะถูกดูดซับด้วยกรดซัลฟิวริก โดยคลอรีนจะยังคงอยู่ในสถานะแก๊ส HSO3Cl จะถูกไฮโดรไลซ์และ HC1 ที่ปล่อยออกมาจะถูกส่งกลับไปยังกระบวนการ
ออกซิเดชันดำเนินการได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นโดยตัวออกซิไดซ์เช่น PbO2, KMnO4, KClO3, K2Cr2O7:
2KMnO4 + 16HCl => 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2^ +8H2O
คลอรีนยังสามารถได้รับจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของคลอไรด์ ตัวอย่างเช่น เมื่อ NaCl และ SO3 ทำปฏิกิริยากัน ปฏิกิริยาต่อไปนี้จะเกิดขึ้น:
โซเดียมคลอไรด์ + 2SO3 = 2NaSO3Cl
NaSO3Cl = Cl2 + SO2 + Na2SO4
NaSO3Cl สลายตัวที่ 275°C ส่วนผสมของก๊าซ SO2 และ C12 สามารถแยกออกได้โดยการดูดซับคลอรีน SO2Cl2 หรือ CCl4 หรือนำไปแก้ไข ซึ่งส่งผลให้ส่วนผสมอะซีโอโทรปิกมี 88 โมล % Cl2 และ 12 โมล %SO2 ส่วนผสมอะซีโอโทรปิกสามารถแยกเพิ่มเติมได้โดยการแปลง SO2 เป็น SO2C12 และแยกคลอรีนส่วนเกิน และ SO2Cl2 จะสลายตัวที่ 200° เป็น SO2 และ Cl2 ซึ่งจะถูกเติมลงในส่วนผสมที่ส่งไปเพื่อการแก้ไข
คลอรีนสามารถได้รับโดยการออกซิเดชันของคลอไรด์หรือไฮโดรเจนคลอไรด์ด้วยกรดไนตริกเช่นเดียวกับไนโตรเจนไดออกไซด์:
ZHCl + HNO3 => Сl2 + NOCl + 2Н2O
อีกวิธีหนึ่งในการรับคลอรีนคือการสลายตัวของไนโตรซิลคลอไรด์ซึ่งสามารถทำได้โดยการเกิดออกซิเดชัน:
NOCl + O2 = 2NO2 + Cl2
ตัวอย่างเช่น มีการเสนอให้ออกซิไดซ์ NOCl ด้วยกรดไนตริก 75% เพื่อให้ได้คลอรีน:
2NOCl + 4HNO3 = Cl2 + 6NO2 + 2H2O
ส่วนผสมของคลอรีนและไนโตรเจนไดออกไซด์จะถูกแยกออก โดยเปลี่ยน NO2 ให้เป็นกรดไนตริกอ่อน ซึ่งจากนั้นจะใช้ในการออกซิไดซ์ HCl ในขั้นตอนแรกของกระบวนการเพื่อสร้าง Cl2 และ NOCl ปัญหาหลักในการดำเนินการกระบวนการนี้ในระดับอุตสาหกรรมคือการกำจัดการกัดกร่อน เซรามิก แก้ว ตะกั่ว นิกเกิล และพลาสติก ถูกใช้เป็นวัสดุสำหรับอุปกรณ์ โดยใช้วิธีการนี้ในสหรัฐอเมริกาในปี พ.ศ. 2495-2496 โดยดำเนินการติดตั้งด้วยกำลังการผลิตคลอรีน 75 ตันต่อวัน
วิธีไซคลิกได้รับการพัฒนาสำหรับการผลิตคลอรีนโดยการออกซิเดชันของไฮโดรเจนคลอไรด์กับกรดไนตริกโดยไม่มีการก่อตัวของไนโตรซิลคลอไรด์ตามปฏิกิริยา:
2HCl + 2HNO3 = Cl2 + 2NO2 + 2H2O
กระบวนการนี้เกิดขึ้นในสถานะของเหลวที่อุณหภูมิ 80°C ผลผลิตของคลอรีนสูงถึง 100% และได้ NO2 ในรูปของเหลว
ต่อมาวิธีการเหล่านี้ถูกแทนที่ด้วยวิธีเคมีไฟฟ้าโดยสิ้นเชิง แต่ในปัจจุบัน วิธีการทางเคมีการผลิตคลอรีนกำลังฟื้นคืนชีพอีกครั้งบนพื้นฐานทางเทคนิคใหม่ ทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับการเกิดออกซิเดชันโดยตรงหรือโดยอ้อมของ HCl (หรือคลอไรด์) โดยตัวออกซิไดซ์ที่พบมากที่สุดคือออกซิเจนในบรรยากาศ
กระแสไฟฟ้า แนวคิดและสาระสำคัญของกระบวนการ
อิเล็กโทรไลซิสเป็นชุดของกระบวนการรีดอกซ์เคมีไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบนอิเล็กโทรดระหว่างการส่งกระแสไฟฟ้าตรงผ่านการหลอมหรือสารละลายโดยมีอิเล็กโทรดฝังอยู่ในนั้น
ข้าว. 4.1. กระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรไลซิส แผนภาพอ่างอิเล็กโทรไลซิส: 1 - อ่างอาบน้ำ, 2 - อิเล็กโทรไลต์, 3 - แอโนด, 4 - แคโทด, 5 - แหล่งพลังงาน
อิเล็กโทรดสามารถเป็นวัสดุใดก็ได้ที่นำกระแสไฟฟ้า ส่วนใหญ่จะใช้โลหะและโลหะผสม อิเล็กโทรดที่ไม่ใช่โลหะอาจเป็นได้ เช่น แท่งกราไฟท์ (หรือคาร์บอน) โดยทั่วไปแล้วของเหลวจะถูกใช้เป็นอิเล็กโทรด อิเล็กโทรดที่มีประจุบวกคือขั้วบวก อิเล็กโทรดที่มีประจุลบคือแคโทด ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิส แอโนดจะถูกออกซิไดซ์ (ละลาย) และแคโทดจะลดลง นั่นคือเหตุผลที่ควรใช้ขั้วบวกในลักษณะที่การละลายไม่ส่งผลกระทบต่อกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นในสารละลายหรือการหลอมละลาย ขั้วบวกดังกล่าวเรียกว่าอิเล็กโทรดเฉื่อย กราไฟต์ (คาร์บอน) หรือแพลตตินัมสามารถใช้เป็นขั้วบวกเฉื่อยได้ คุณสามารถใช้แผ่นโลหะเป็นแคโทดได้ (จะไม่ละลาย) ทองแดง ทองเหลือง คาร์บอน (หรือกราไฟท์) สังกะสี เหล็ก อลูมิเนียม สแตนเลสมีความเหมาะสม
ตัวอย่างของการหลอมด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้า:
ตัวอย่างของอิเล็กโทรลิซิสของสารละลายเกลือ:
(Cl? แอนไอออนจะถูกออกซิไดซ์ที่ขั้วบวก ไม่ใช่ออกซิเจน O? II โมเลกุลของน้ำ เนื่องจากอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของคลอรีนน้อยกว่าออกซิเจน ดังนั้นคลอรีนจึงปล่อยอิเล็กตรอนได้ง่ายกว่าออกซิเจน)
อิเล็กโทรไลต์ของน้ำจะดำเนินการเสมอเมื่อมีอิเล็กโทรไลต์เฉื่อย (เพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอมาก - น้ำ):
อิเล็กโทรไลซิสจะดำเนินการในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง เป็นกรด หรือเป็นด่าง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอิเล็กโทรไลต์เฉื่อย เมื่อเลือกอิเล็กโทรไลต์เฉื่อย จำเป็นต้องคำนึงว่าแคตไอออนของโลหะซึ่งเป็นตัวรีดิวซ์โดยทั่วไป (เช่น Li+, Cs+, K+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+) ไม่เคยรีดิวซ์ที่แคโทดในน้ำ สารละลายและออกซิเจน O?II แอนไอออนของออกโซแอซิดจะไม่ถูกออกซิไดซ์ที่ขั้วบวกโดยมีองค์ประกอบในระดับสูงสุดของการเกิดออกซิเดชัน (เช่น ClO4?, SO42?, NO3?, PO43?, CO32?, SiO44?, MnO4?), น้ำจะถูกออกซิไดซ์แทน
อิเล็กโทรไลซิสประกอบด้วยสองกระบวนการ: การเคลื่อนย้ายของอนุภาคที่ทำปฏิกิริยาภายใต้อิทธิพล สนามไฟฟ้าไปยังพื้นผิวอิเล็กโทรดและการถ่ายโอนประจุจากอนุภาคสู่อิเล็กโทรดหรือจากอิเล็กโทรดสู่อนุภาค การโยกย้ายของไอออนถูกกำหนดโดยการเคลื่อนที่และจำนวนการขนส่ง ตามกฎแล้วกระบวนการถ่ายโอนประจุไฟฟ้าหลายค่าจะดำเนินการในรูปแบบของลำดับของปฏิกิริยาหนึ่งอิเล็กตรอนนั่นคือในขั้นตอนที่มีการก่อตัวของอนุภาคกลาง (ไอออนหรืออนุมูล) ซึ่งบางครั้งมีอยู่สำหรับ บางครั้งบนอิเล็กโทรดในสถานะดูดซับ
อัตราของปฏิกิริยาอิเล็กโทรดขึ้นอยู่กับ:
องค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์
ความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์
วัสดุอิเล็กโทรด
ศักย์ไฟฟ้า
อุณหภูมิ
เงื่อนไขอุทกพลศาสตร์
ความหนาแน่นกระแสคือการวัดอัตราการเกิดปฏิกิริยา นี่คือเวกเตอร์ทางกายภาพซึ่งโมดูลถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของความแรงของกระแสไฟฟ้า (จำนวนประจุไฟฟ้าที่ถ่ายโอนต่อหน่วยเวลา) ในตัวนำไปยังพื้นที่ ภาพตัดขวาง.
กฎอิเล็กโทรไลซิสของฟาราเดย์เป็นความสัมพันธ์เชิงปริมาณโดยอิงจากการศึกษาเคมีไฟฟ้า และช่วยระบุมวลของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรไลซิส ในส่วนใหญ่ มุมมองทั่วไปกฎหมายมีการกำหนดดังต่อไปนี้:
)กฎข้อแรกของฟาราเดย์ว่าด้วยกระแสไฟฟ้า: มวลของสารที่สะสมบนอิเล็กโทรดระหว่างอิเล็กโทรไลซิสจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณไฟฟ้าที่ถ่ายโอนไปยังอิเล็กโทรดนี้ ตามปริมาณไฟฟ้าที่เราหมายถึง ค่าไฟฟ้ามักจะวัดเป็นคูลอมบ์
2)กฎข้อที่สองของอิเล็กโทรไลซิสของฟาราเดย์: สำหรับปริมาณไฟฟ้าที่กำหนด (ประจุไฟฟ้า) มวลขององค์ประกอบทางเคมีที่สะสมบนอิเล็กโทรดจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลที่เท่ากันขององค์ประกอบ มวลที่เท่ากันของสารคือมวลของมัน มวลฟันกรามหารด้วยจำนวนเต็มขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาทางเคมีที่สารมีส่วนร่วม
ในรูปแบบทางคณิตศาสตร์ กฎของฟาราเดย์สามารถแสดงได้ดังนี้:
โดยที่ m คือมวลของสารที่สะสมบนอิเล็กโทรด มีหน่วยเป็นกรัม คือ ประจุไฟฟ้าทั้งหมดที่ผ่านสาร = 96,485.33(83) C โมล?1 คือค่าคงที่ของฟาราเดย์ คือ มวลโมลาร์ของสาร (เช่น ฟันกราม) มวลของน้ำ H2O = 18 กรัม/โมล) คือจำนวนเวเลนซ์ของไอออนของสาร (จำนวนอิเล็กตรอนต่อไอออน)
โปรดทราบว่า M/z คือมวลที่เท่ากันของสารที่สะสมอยู่
สำหรับกฎข้อที่หนึ่งของฟาราเดย์ M, F และ z เป็นค่าคงที่ ดังนั้น ยิ่งค่า Q ยิ่งมาก ค่า m ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
สำหรับกฎข้อที่สองของฟาราเดย์ Q, F และ z เป็นค่าคงที่ ดังนั้น ยิ่งค่า M/z มาก (มวลเท่ากัน) ค่า m ก็จะยิ่งมากขึ้นตามไปด้วย
ในกรณีที่ง่ายที่สุด ดี.ซีกระแสไฟฟ้านำไปสู่:
ในกรณีที่ซับซ้อนกว่าของกระแสไฟฟ้าสลับ ประจุรวม Q ของกระแส I( ?) ถูกสรุปเมื่อเวลาผ่านไป? :
โดยที่ t คือเวลาอิเล็กโทรไลซิสทั้งหมด
ในอุตสาหกรรม กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสดำเนินการในอุปกรณ์พิเศษ - อิเล็กโทรไลเซอร์
อุตสาหกรรมการผลิตคลอรีน
ในปัจจุบัน คลอรีนส่วนใหญ่ผลิตโดยกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสของสารละลายที่เป็นน้ำ ซึ่งได้แก่ หนึ่งในนั้น
วัตถุดิบสำหรับการผลิตคลอรีนด้วยไฟฟ้าส่วนใหญ่เป็นสารละลายของเกลือ NaCl ที่ได้จากการละลายเกลือแข็งหรือน้ำเกลือธรรมชาติ แหล่งสะสมเกลือมีสามประเภท: เกลือฟอสซิล (ประมาณ 99% ของปริมาณสำรอง); ทะเลสาบเกลือที่มีตะกอนด้านล่างของเกลือที่ตกตะกอนเอง (0.77%); ส่วนที่เหลือเป็นทางแยกใต้ดิน สารละลายเกลือแกงมีสารเจือปนที่ทำให้กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสลดลง โดยไม่คำนึงถึงเส้นทางการเตรียม สิ่งที่ไม่พึงประสงค์โดยเฉพาะอย่างยิ่งระหว่างอิเล็กโทรไลซิสที่มีแคโทดที่เป็นของแข็งคือแคลเซียมไอออนบวก Ca2+, Mg2+ และ SO42- แอนไอออน และระหว่างอิเล็กโทรไลซิสที่มีแคโทดเหลว - สิ่งเจือปนของสารประกอบที่มีโลหะหนัก เช่น โครเมียม วาเนเดียม เจอร์เมเนียม และโมลิบดีนัม
เกลือผลึกสำหรับคลอรีนอิเล็กโทรไลซิสต้องมีองค์ประกอบดังต่อไปนี้ (%): โซเดียมคลอไรด์ไม่น้อยกว่า 97.5; Mg2+ ไม่เกิน 0.05; ตะกอนที่ไม่ละลายน้ำไม่เกิน 0.5; Ca2+ ไม่เกิน 0.4; K+ ไม่เกิน 0.02; SO42 - ไม่เกิน 0.84; ความชื้นไม่เกิน 5; ส่วนผสมของโลหะหนัก (กำหนดโดยการทดสอบอะมัลกัม cm3 H2) ไม่เกิน 0.3 การทำน้ำเกลือให้บริสุทธิ์จะดำเนินการโดยใช้สารละลายโซดา (Na2CO3) และนมมะนาว (สารแขวนลอย Ca(OH)2 ในน้ำ) นอกเหนือจากการทำให้สารเคมีบริสุทธิ์แล้ว สารละลายยังปราศจากสิ่งเจือปนทางกลโดยการตกตะกอนและการกรอง
กระแสไฟฟ้าของสารละลายเกลือแกงดำเนินการในอ่างที่มีแคโทดเหล็ก (หรือเหล็กกล้า) ที่เป็นของแข็ง และด้วยไดอะแฟรมและเมมเบรน ในอ่างที่มีแคโทดปรอทเหลว อิเล็กโทรไลเซอร์อุตสาหกรรมที่ใช้ติดตั้งในร้านค้าคลอรีนขนาดใหญ่สมัยใหม่จะต้องมีประสิทธิภาพสูง การออกแบบที่เรียบง่าย มีขนาดกะทัดรัด ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือและมั่นคง
อิเล็กโทรไลซิสดำเนินการตามรูปแบบต่อไปนี้:
MeCl + H2O => MeOH + Cl2 + H2,
โดยที่ Me เป็นโลหะอัลคาไล
ในระหว่างการสลายตัวทางเคมีไฟฟ้าของเกลือแกงในอิเล็กโทรไลเซอร์ที่มีอิเล็กโทรดที่เป็นของแข็งจะเกิดปฏิกิริยาไอออนิกพื้นฐานที่ย้อนกลับได้และไม่สามารถย้อนกลับได้ดังต่อไปนี้:
การแยกตัวของโมเลกุลของเกลือแกงและน้ำ (เกิดขึ้นในอิเล็กโทรไลต์)
NaCl-Na++Cl-
ออกซิเดชันของคลอรีนไอออน (ที่ขั้วบวก)
C1- - 2e- => C12
การลดลงของไฮโดรเจนไอออนและโมเลกุลของน้ำ (ที่แคโทด)
Н+ - 2е- => Н2
Н2O - 2е - => Н2 + 2ОН-
การรวมตัวของไอออนเข้ากับโมเลกุลโซเดียมไฮดรอกไซด์ (ในอิเล็กโทรไลต์)
นา+ + OH- - NaOH
ผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ได้แก่ โซเดียมไฮดรอกไซด์ คลอรีน และไฮโดรเจน ทั้งหมดจะถูกลบออกจากอิเล็กโทรไลเซอร์แยกกัน
ข้าว. 5.1. โครงร่างของอิเล็กโทรไลเซอร์แบบไดอะแฟรม
ช่องของอิเล็กโตรไลเซอร์ที่มีแคโทดแข็ง (รูปที่ 3) จะถูกหารด้วยรูพรุน
อิเล็กโทรไลเซอร์อุตสาหกรรมเครื่องแรกทำงานในโหมดแบทช์ ผลิตภัณฑ์อิเล็กโทรไลซิสในนั้นถูกแยกออกจากกันด้วยไดอะแฟรมซีเมนต์ ต่อมา ได้มีการสร้างอิเล็กโตรไลเซอร์ขึ้นโดยใช้ฉากกั้นรูประฆังเพื่อแยกผลิตภัณฑ์อิเล็กโทรไลซิส ในขั้นต่อไป อิเล็กโตรไลเซอร์ที่มีไดอะแฟรมไหลปรากฏขึ้น พวกเขารวมหลักการทวนกระแสเข้ากับการใช้ไดอะแฟรมแยกซึ่งทำจากกระดาษแข็งใยหิน ต่อมา มีการค้นพบวิธีการผลิตไดอะแฟรมจากเยื่อแร่ใยหินที่ยืมมาจากเทคโนโลยีของอุตสาหกรรมกระดาษ วิธีการนี้ทำให้สามารถพัฒนาการออกแบบอิเล็กโตรไลเซอร์สำหรับโหลดกระแสสูงที่มีแคโทดแบบคอมแพคฟิงเกอร์แบบถอดไม่ได้ เพื่อเพิ่มอายุการใช้งานของไดอะแฟรมแร่ใยหิน ขอเสนอให้นำวัสดุสังเคราะห์บางชนิดมาใช้เป็นสารเคลือบหรือสารยึดเกาะ นอกจากนี้ยังเสนอให้สร้างไดอะแฟรมจากของใหม่ทั้งหมดด้วย วัสดุสังเคราะห์- มีหลักฐานว่าไดอะแฟรมสังเคราะห์ผสมแร่ใยหินหรือที่ผลิตขึ้นเป็นพิเศษดังกล่าวมีอายุการใช้งานสูงสุด 500 วัน ไดอะแฟรมแลกเปลี่ยนไอออนพิเศษยังได้รับการพัฒนาซึ่งช่วยให้ได้โซดาไฟบริสุทธิ์ที่มีปริมาณโซเดียมคลอไรด์ต่ำมาก การทำงานของไดอะแฟรมดังกล่าวขึ้นอยู่กับการใช้คุณสมบัติเฉพาะเจาะจงในการผ่านของไอออนต่างๆ
ในการออกแบบในช่วงแรก จุดสัมผัสของกระแสไฟฟ้าที่นำไปสู่กราไฟท์แอโนดจะถูกลบออกจากช่องอิเล็กโตรไลเซอร์ออกไปด้านนอก ต่อมาได้มีการพัฒนาวิธีการเพื่อปกป้องส่วนสัมผัสของแอโนดที่แช่อยู่ในอิเล็กโทรไลต์ ด้วยการใช้เทคนิคเหล่านี้ อิเล็กโทรไลเซอร์ทางอุตสาหกรรมที่มีแหล่งจ่ายกระแสไฟด้านล่างได้ถูกสร้างขึ้น โดยที่หน้าสัมผัสแอโนดจะอยู่ในโพรงของอิเล็กโทรไลเซอร์ ปัจจุบันมีการใช้กันทุกที่เพื่อผลิตคลอรีนและโซดาไฟบนแคโทดที่เป็นของแข็ง
กระแสสารละลายเกลือแกงอิ่มตัว (น้ำเกลือบริสุทธิ์) ไหลอย่างต่อเนื่องเข้าสู่ช่องขั้วบวกของอิเล็กโทรไลเซอร์ของไดอะแฟรม อันเป็นผลมาจากกระบวนการเคมีไฟฟ้า คลอรีนจะถูกปล่อยออกมาที่ขั้วบวกเนื่องจากการสลายตัวของเกลือแกง และไฮโดรเจนจะถูกปล่อยออกมาที่แคโทดเนื่องจากการสลายตัวของน้ำ คลอรีนและไฮโดรเจนจะถูกแยกออกจากอิเล็กโทรไลเซอร์โดยไม่ต้องผสม แยกกัน ในกรณีนี้โซนใกล้แคโทดจะอุดมไปด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ สารละลายจากโซนใกล้แคโทด เรียกว่าสุราอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งมีเกลือแกงที่ไม่ย่อยสลาย (ประมาณครึ่งหนึ่งของปริมาณที่มาพร้อมกับน้ำเกลือ) และโซเดียมไฮดรอกไซด์จะถูกกำจัดออกจากอิเล็กโทรไลเซอร์อย่างต่อเนื่อง ในขั้นตอนต่อไป สุราด้วยไฟฟ้าจะถูกระเหยและปริมาณ NaOH ในนั้นจะถูกปรับเป็น 42-50% ตามมาตรฐาน เกลือแกงและโซเดียมซัลเฟตจะตกตะกอนเมื่อความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์เพิ่มขึ้น
สารละลาย NaOH ถูกแยกออกจากผลึกและถ่ายโอนเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปไปยังคลังสินค้าหรือขั้นตอนการหลอมละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็ง เกลือแกงแบบผลึก (เกลือย้อนกลับ) จะถูกส่งกลับไปยังอิเล็กโทรไลซิสเพื่อเตรียมสิ่งที่เรียกว่าน้ำเกลือแบบย้อนกลับ เพื่อหลีกเลี่ยงการสะสมของซัลเฟตในสารละลาย ซัลเฟตจะถูกกำจัดออกก่อนที่จะเตรียมน้ำเกลือแบบย้อนกลับ การสูญเสียเกลือแกงจะได้รับการชดเชยโดยการเติมน้ำเกลือสดที่ได้จากการชะล้างชั้นเกลือใต้ดินหรือโดยการละลายเกลือแกงที่เป็นของแข็ง ก่อนที่จะผสมกับน้ำเกลือที่ส่งคืน น้ำเกลือสดจะถูกทำความสะอาดด้วยสารแขวนลอยเชิงกลและไอออนแคลเซียมและแมกนีเซียมส่วนสำคัญ คลอรีนที่ได้จะถูกแยกออกจากไอน้ำ บีบอัดและถ่ายโอนโดยตรงไปยังผู้บริโภคหรือเพื่อทำให้คลอรีนกลายเป็นของเหลว ไฮโดรเจนจะถูกแยกออกจากน้ำ บีบอัดและถ่ายโอนไปยังผู้บริโภค
ปฏิกิริยาเคมีแบบเดียวกันนี้เกิดขึ้นในอิเล็กโตรไลเซอร์แบบเมมเบรนเช่นเดียวกับในอิเล็กโตรไลเซอร์แบบไดอะแฟรม แทนที่จะใช้ไดอะแฟรมที่มีรูพรุน จะใช้เมมเบรนประจุบวก (รูปที่ 5)
ข้าว. 5.2. แผนภาพของอิเล็กโทรไลเซอร์แบบเมมเบรน
เมมเบรนป้องกันการแทรกซึมของไอออนของคลอรีนเข้าไปในแคโทไลต์ (อิเล็กโทรไลต์ในพื้นที่แคโทด) เนื่องจากโซดาไฟสามารถรับได้โดยตรงในอิเล็กโทรไลต์โดยแทบไม่ต้องใช้เกลือ โดยมีความเข้มข้น 30 ถึง 35% เนื่องจากไม่จำเป็นต้องแยกเกลือ การระเหยจึงทำให้สามารถผลิตโซดาไฟเชิงพาณิชย์ 50% ได้ง่ายขึ้นมาก ด้วยต้นทุนทุนและพลังงานที่ต่ำกว่า เนื่องจากโซดาไฟในกระบวนการเมมเบรนมีความเข้มข้นสูงกว่ามาก จึงใช้นิกเกิลที่มีราคาแพงเป็นแคโทด
ข้าว. 5.3. แผนผังของอิเล็กโตรไลเซอร์แบบปรอท
ปฏิกิริยารวมของการสลายตัวของเกลือแกงในอิเล็กโตรไลเซอร์แบบปรอทจะเหมือนกับในอิเล็กโตรไลเซอร์แบบไดอะแฟรม:
NaCl+H2O => NaOH + 1/2Сl2+ 1/2Н2
อย่างไรก็ตาม การดำเนินการนี้จะแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน โดยแต่ละขั้นตอนมีอุปกรณ์แยกกัน: อิเล็กโทรไลเซอร์และตัวย่อยสลาย พวกมันถูกรวมเข้าด้วยกันในเชิงโครงสร้างและเรียกว่าอ่างอิเล็กโทรไลต์ และบางครั้งเรียกว่าอิเล็กโตรไลเซอร์แบบปรอท
ในขั้นตอนแรกของกระบวนการ - ในอิเล็กโทรไลเซอร์ - การสลายตัวด้วยไฟฟ้าของเกลือแกงเกิดขึ้น (สารละลายอิ่มตัวจะถูกส่งไปยังอิเล็กโทรไลต์) เพื่อผลิตคลอรีนที่ขั้วบวกและโซเดียมอะมัลกัมที่แคโทดปรอทตามปฏิกิริยาต่อไปนี้ : :
NaCl + nHg => l/2Cl2 + NaHgn
เครื่องย่อยสลายผ่านขั้นตอนที่สองของกระบวนการซึ่งภายใต้อิทธิพลของน้ำ โซเดียมอะมัลกัมจะถูกแปลงเป็นโซเดียมไฮดรอกไซด์และปรอท:
NaHgn + H2O => NaOH +1/2H2+nHg
เกลือทั้งหมดที่ป้อนเข้าไปในอิเล็กโทรไลเซอร์ด้วยน้ำเกลือมีเพียง 15-20% ของปริมาณที่ให้มาเท่านั้นที่จะเข้าสู่ปฏิกิริยา (2) และเกลือที่เหลือพร้อมกับน้ำจะออกจากอิเล็กโทรไลเซอร์ในรูปของคลอราโนไลต์ - สารละลายของ เกลือแกงในน้ำที่มี NaCl 250-270 กก./ลบ.ม. อิ่มตัวด้วยคลอรีน "อะมัลกัมเข้มข้น" ที่ออกมาจากอิเล็กโตรไลเซอร์และน้ำจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องสลายตัว
อิเล็กโตรไลเซอร์ในการออกแบบที่มีอยู่ทั้งหมดนั้นผลิตขึ้นในรูปแบบของร่องเหล็กที่ยาวและค่อนข้างแคบ และมีความโน้มเอียงเล็กน้อยที่ด้านล่างซึ่งมีชั้นอะมัลกัมบาง ๆ ไหลตามแรงโน้มถ่วง ซึ่งก็คือแคโทด และแอโนไลต์จะไหลอยู่ด้านบน น้ำเกลือและอะมัลกัมแบบอ่อนจะถูกป้อนจากขอบด้านบนของอิเล็กโทรไลเซอร์ผ่าน "ช่องทางเข้า"
อะมัลกัมที่แข็งแกร่งจะไหลจากปลายล่างของอิเล็กโตรไลเซอร์ผ่าน "ช่องทางออก" คลอรีนและคลอราโนไลต์ออกมาพร้อมกันผ่านท่อ ซึ่งอยู่ที่ปลายล่างของอิเล็กโทรไลเซอร์เช่นกัน แอโนดจะแขวนอยู่เหนือกระจกไหลอะมัลกัมทั้งหมดหรือแคโทดที่ระยะห่าง 3-5 มม. จากแคโทด ด้านบนของอิเล็กโทรไลเซอร์ปิดด้วยฝาปิด
ตัวย่อยสลายสองประเภทเป็นเรื่องธรรมดา: แนวนอนและแนวตั้ง ส่วนแรกทำในรูปแบบของรางเหล็กเอียงที่มีความยาวเท่ากับอิเล็กโทรไลเซอร์ กระแสอะมัลกัมไหลไปตามด้านล่างของตัวย่อยสลายซึ่งติดตั้งในมุมเล็กน้อย หัวฉีดสลายตัวที่ทำจากกราไฟต์ถูกจุ่มลงในการไหลนี้ น้ำเคลื่อนที่ทวนกระแส อันเป็นผลมาจากการสลายตัวของอะมัลกัมทำให้น้ำอิ่มตัวด้วยสารกัดกร่อน สารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนพร้อมกับไฮโดรเจนจะปล่อยตัวย่อยสลายผ่านท่อที่อยู่ด้านล่าง และอะมัลกัมหรือปรอทที่ไม่ดีจะถูกปั๊มเข้าไปในช่องเซลล์
นอกจากอิเล็กโทรไลเซอร์ เครื่องสลายสลาย ช่องและท่อส่งแล้ว ชุดอ่างอิเล็กโทรไลซิสยังมีปั๊มปรอทอีกด้วย มีการใช้ปั๊มสองประเภท ในกรณีที่อ่างอาบน้ำติดตั้งเครื่องย่อยแนวตั้งหรือติดตั้งเครื่องย่อยไว้ใต้อิเล็กโตรไลเซอร์ จะใช้ปั๊มหอยโข่งแบบจุ่มใต้น้ำแบบธรรมดาที่ลดระดับลงในเครื่องย่อย สำหรับอ่างที่มีการติดตั้งตัวย่อยสลายติดกับอิเล็กโตรไลเซอร์ อะมัลกัมจะถูกสูบโดยใช้กรวย ปั๊มโรตารี่ประเภทดั้งเดิม
ชิ้นส่วนเหล็กทั้งหมดของอิเล็กโทรไลเซอร์ที่สัมผัสกับคลอรีนหรือคลอราโนไลต์ได้รับการปกป้องด้วยการเคลือบยางวัลคาไนซ์เกรดพิเศษ (การติดกาว) ชั้นยางป้องกันไม่สามารถต้านทานได้อย่างสมบูรณ์ เมื่อเวลาผ่านไป มันจะกลายเป็นคลอรีน และเปราะและแตกเนื่องจากอุณหภูมิ ชั้นป้องกันจะได้รับการต่ออายุเป็นระยะ ส่วนอื่นๆ ทั้งหมดของอ่างอิเล็กโทรลิซิส: เครื่องสลายตัว ปั๊ม และน้ำล้น ทำจากเหล็กที่ไม่มีการป้องกัน เนื่องจากทั้งไฮโดรเจนและสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนไม่กัดกร่อนมัน
ปัจจุบันกราไฟต์แอโนดพบได้บ่อยที่สุดในอิเล็กโทรไลเซอร์แบบปรอท อย่างไรก็ตาม ORTA จะเข้ามาแทนที่
6.ข้อควรระวังเพื่อความปลอดภัยในการผลิตคลอรีน
และการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม
อันตรายต่อบุคลากรในการผลิตคลอรีนนั้นพิจารณาจากความเป็นพิษสูงของคลอรีนและปรอท ความเป็นไปได้ของการก่อตัวของก๊าซผสมคลอรีนและไฮโดรเจน ไฮโดรเจนและอากาศในอุปกรณ์ที่ระเบิดได้ รวมถึงสารละลายไนโตรเจนไตรคลอไรด์ในคลอรีนเหลว การใช้ในการผลิตอิเล็กโทรไลเซอร์ - อุปกรณ์ที่มีศักย์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับโลกคุณสมบัติของด่างกัดกร่อนที่ผลิตในการผลิตนี้
การสูดอากาศที่มีคลอรีน 0.1 มก./ลิตร เป็นเวลา 30-60 นาที เป็นอันตรายถึงชีวิตได้ การสูดดมอากาศที่มีคลอรีนมากกว่า 0.001 มก./ลิตร จะระคายเคืองต่อระบบทางเดินหายใจ ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต (MPC) ของคลอรีนในอากาศของพื้นที่ที่มีประชากร: เฉลี่ยรายวัน 0.03 มก./ลบ.ม., สูงสุดครั้งเดียว 0.1 มก./ลบ.ม. ในอากาศ พื้นที่ทำงาน สถานที่ผลิตคือ 1 มก./ลบ.ม. เกณฑ์กลิ่นคือ 2 มก./ลบ.ม. ที่ความเข้มข้น 3-6 มก./ลบ.ม. รู้สึกถึงกลิ่นที่ชัดเจน เกิดการระคายเคือง (แดง) ที่ดวงตาและเยื่อเมือกในจมูก ที่ความเข้มข้น 15 มก./ลบ.ม. - การระคายเคืองที่ช่องจมูก ที่ 90 มก./ลบ.ม. - อาการไอรุนแรง . การได้รับสาร 120 - 180 มก./ลบ.ม. เป็นเวลา 30-60 นาที เป็นอันตรายถึงชีวิต หากความเข้มข้น 300 มก./ลบ.ม. อาจทำให้เสียชีวิตได้ หากความเข้มข้น 2500 มก./ลบ.ม. อาจทำให้เสียชีวิตได้ภายใน 5 นาที ที่ความเข้มข้น 3000 มก./ลบ.ม. อาจทำให้เสียชีวิตได้ เกิดขึ้นหลังจากหายใจไม่กี่ครั้ง ความเข้มข้นสูงสุดของคลอรีนที่อนุญาตสำหรับการกรองหน้ากากป้องกันแก๊สพิษในอุตสาหกรรมและพลเรือนคือ 2500 มก./ลบ.ม.
การมีอยู่ของคลอรีนในอากาศถูกกำหนดโดยอุปกรณ์ลาดตระเวนทางเคมี: VPKhR, PPKhR, PKhR-MV โดยใช้หลอดบ่งชี้ IT-44 (สีชมพู, เกณฑ์ความไว 5 มก./ลบ.ม.), IT-45 (สีส้ม), เครื่องช่วยหายใจ AM- 5, AM- 0055, AM-0059, NP-3M พร้อมท่อบ่งชี้สำหรับคลอรีน, เครื่องวิเคราะห์ก๊าซอเนกประสงค์ UG-2 ที่มีช่วงการวัด 0-80 มก./ลบ.ม., เครื่องตรวจจับก๊าซ "Kolion-701" ในช่วง 0- 20 มก./ลบ.ม. บน พื้นที่เปิดโล่ง- อุปกรณ์ SIP “CORSAR-X” ใน ในอาคาร- อุปกรณ์ SIP “VEGA-M” เพื่อป้องกันคลอรีนในกรณีที่ทำงานผิดปกติหรือสถานการณ์ฉุกเฉิน ทุกคนในโรงงานต้องมีและใช้หน้ากากป้องกันแก๊สพิษยี่ห้อ "B" หรือ "BKF" ทันที (ยกเว้นโรงงานกำจัดสารปรอทด้วยไฟฟ้าปรอท) รวมถึงชุดป้องกัน: ผ้าหรือ ชุดยาง รองเท้าบูทยาง และถุงมือ กล่องใส่หน้ากากป้องกันแก๊สคลอรีนควรทาสีเหลือง
ปรอทมีพิษมากกว่าคลอรีน ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของไอระเหยในอากาศคือ 0.00001 มก./ล. ส่งผลต่อร่างกายมนุษย์ผ่านการหายใจและการสัมผัสทางผิวหนัง รวมถึงการสัมผัสกับวัตถุที่ผสมกัน ไอระเหยและละอองของมันถูกดูดซับ (ดูดซับ) โดยเสื้อผ้า ผิวหนัง และฟัน ในเวลาเดียวกันปรอทจะระเหยได้ง่ายที่อุณหภูมิ มีอยู่ในห้องปฏิบัติการด้วยกระแสไฟฟ้า และความเข้มข้นของไอระเหยในอากาศเกินกว่าค่าสูงสุดที่อนุญาต ดังนั้น โรงปฏิบัติงานอิเล็กโทรลิซิสที่มีแคโทดเหลวจึงติดตั้งระบบระบายอากาศที่ทรงพลัง ซึ่งในระหว่างการทำงานปกติ จะรับประกันความเข้มข้นของไอปรอทในระดับที่ยอมรับได้ในบรรยากาศของโรงปฏิบัติงาน อย่างไรก็ตามนี่ยังไม่เพียงพอสำหรับ การทำงานที่ปลอดภัย- นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องปฏิบัติตามวินัยของสารปรอทที่เรียกว่า: ปฏิบัติตามกฎในการจัดการกับสารปรอท ตามพวกเขาก่อนเริ่มงาน พนักงานจะต้องผ่านจุดตรวจสุขอนามัย ในบริเวณที่สะอาด โดยจะทิ้งเสื้อผ้าประจำบ้านไว้และสวมผ้าลินินที่ซักใหม่ซึ่งเป็นเสื้อผ้าพิเศษ เมื่อสิ้นสุดกะทำงาน เสื้อผ้าชั้นนอกและผ้าลินินสกปรกจะถูกทิ้งไว้ในส่วนสกปรกของห้องตรวจสอบสุขาภิบาล และคนงานจะอาบน้ำ แปรงฟัน และใส่ของใช้ในครัวเรือนในแผนกสะอาดของห้องตรวจสอบสุขาภิบาล
ในโรงงานที่ใช้คลอรีนและปรอท คุณควรใช้หน้ากากป้องกันแก๊สพิษยี่ห้อ “G” (กล่องหน้ากากป้องกันแก๊สพิษทาสีดำและ สีเหลือง) และถุงมือยาง กฎของ "ระเบียบวินัยของสารปรอท" กำหนดว่าการทำงานกับพื้นผิวที่มีสารปรอทและส่วนผสมควรดำเนินการภายใต้ชั้นน้ำเท่านั้น ปรอทที่หกรั่วไหลควรล้างลงท่อระบายน้ำทันทีซึ่งมีกับดักปรอท
การปล่อยคลอรีนและไอปรอทออกสู่ชั้นบรรยากาศ ระบายออกสู่บรรยากาศ น้ำเสียเกลือของปรอทและหยดปรอท สารประกอบที่มีแอคทีฟคลอรีน และดินเป็นพิษจากตะกอนปรอท คลอรีนเข้าสู่ชั้นบรรยากาศในระหว่างเกิดอุบัติเหตุ โดยมีการปล่อยไอเสียจากการระบายอากาศและก๊าซไอเสียจากอุปกรณ์ต่างๆ ไอปรอทถูกพาออกไปด้วยอากาศจาก ระบบระบายอากาศ- ค่ามาตรฐานสำหรับปริมาณคลอรีนในอากาศเมื่อปล่อยสู่บรรยากาศคือ 0.03 มก./ลบ.ม. ความเข้มข้นนี้สามารถบรรลุได้หากใช้การล้างก๊าซไอเสียแบบอัลคาไลน์แบบหลายขั้นตอน ค่าปกติสำหรับปริมาณปรอทในอากาศเมื่อปล่อยสู่บรรยากาศคือ 0.0003 มก./ลบ.ม. และในน้ำเสียเมื่อปล่อยลงสู่แหล่งน้ำคือ 4 มก./ลบ.ม.
ทำให้คลอรีนเป็นกลางด้วยสารละลายต่อไปนี้:
นมมะนาวซึ่งปูนขาว 1 ส่วนโดยน้ำหนักเทลงในน้ำ 3 ส่วนผสมให้เข้ากันแล้วเทสารละลายมะนาวไว้ด้านบน (เช่นปูนขาว 10 กิโลกรัม + น้ำ 30 ลิตร)
สารละลายโซดาแอชในน้ำ 5% โดยโซดาแอช 2 ส่วนโดยน้ำหนักละลายผสมกับน้ำ 18 ส่วน (เช่นโซดาแอช 5 กิโลกรัม + น้ำ 95 ลิตร)
สารละลายโซดาไฟ 5% โดยโซดาไฟ 2 ส่วนโดยน้ำหนักละลายผสมกับน้ำ 18 ส่วน (เช่นโซดาไฟ 5 กิโลกรัม + น้ำ 95 ลิตร)
หากก๊าซคลอรีนรั่ว จะมีการพ่นน้ำเพื่อดับไอระเหย อัตราการใช้น้ำไม่ได้มาตรฐาน
เมื่อคลอรีนเหลวรั่วไหล บริเวณที่หกรั่วไหลจะถูกกั้นด้วยกำแพงดินและเติมนมมะนาว สารละลายโซดาแอช โซดาไฟ หรือน้ำ ในการทำให้คลอรีนเหลว 1 ตันเป็นกลาง ต้องใช้น้ำ 0.6-0.9 ตัน หรือสารละลาย 0.5-0.8 ตัน ในการทำให้คลอรีนเหลว 1 ตันเป็นกลาง ต้องใช้สารละลาย 22-25 ตัน หรือน้ำ 333-500 ตัน
ในการพ่นน้ำหรือสารละลาย มีการใช้รถรดน้ำและรถดับเพลิง สถานีเติมน้ำอัตโนมัติ (ATs, PM-130, ARS-14, ARS-15) รวมถึงหัวจ่ายน้ำและระบบพิเศษที่มีอยู่ในโรงงานที่เป็นอันตรายทางเคมี
บทสรุป
เนื่องจากปริมาณคลอรีนที่ผลิตได้ วิธีการทางห้องปฏิบัติการถือว่าน้อยมากเมื่อเทียบกับความต้องการผลิตภัณฑ์นี้ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โปรดติดตามพวกเขา การวิเคราะห์เปรียบเทียบไม่สมเหตุสมผล
วิธีการผลิตเคมีไฟฟ้าวิธีที่ง่ายและสะดวกที่สุดคืออิเล็กโทรไลซิสด้วยแคโทดของเหลว (ปรอท) แต่วิธีนี้ก็ไม่มีข้อเสีย ทำให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมากผ่านการระเหยและการรั่วไหลของโลหะปรอทและก๊าซคลอรีน
อิเล็กโทรไลเซอร์ที่มีแคโทดแข็งช่วยลดความเสี่ยงต่อมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมด้วยสารปรอท เมื่อเลือกระหว่างไดอะแฟรมและอิเล็กโทรไลเซอร์แบบเมมเบรนสำหรับโรงงานผลิตใหม่ ควรเลือกใช้อย่างหลัง เนื่องจากประหยัดกว่าและให้โอกาสในการได้รับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายคุณภาพสูงขึ้น
รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้แล้ว
1.Zaretsky S. A. , Suchkov V. N. , Zhivotinsky P. B. เทคโนโลยีเคมีไฟฟ้าของสารอนินทรีย์และแหล่งที่มาของสารเคมีในปัจจุบัน: หนังสือเรียนสำหรับนักเรียนโรงเรียนเทคนิค ม..: สูงกว่า. โรงเรียน, 2523. 423 น.
2.Mazanko A.F., Kamaryan G.M., Romashin O.P. อิเล็กโทรไลซิสเมมเบรนอุตสาหกรรม อ.: สำนักพิมพ์ "เคมี", 2532. 240 น.
.Pozin M.E. เทคโนโลยีเกลือแร่ (ปุ๋ย ยาฆ่าแมลง เกลืออุตสาหกรรม ออกไซด์และกรด) ตอนที่ 1 เอ็ด ประการที่ 4 สาธุคุณ L. สำนักพิมพ์ "เคมี", 2517. 792 หน้า
.Fioshin M. Ya., Pavlov V. N. อิเล็กโทรไลซิสในเคมีอนินทรีย์ อ.: สำนักพิมพ์ "Nauka", 2519. 106 หน้า
.Yakimenko L. M. การผลิตคลอรีน โซดาไฟ และผลิตภัณฑ์คลอรีนอนินทรีย์ อ.: สำนักพิมพ์ "เคมี", 2517. 600 น.
แหล่งที่มาทางอินเทอร์เน็ต
6.กฎความปลอดภัยสำหรับการผลิต การจัดเก็บ การขนส่ง และการใช้คลอรีน // URL: #"justify">7. สารเคมีอันตรายฉุกเฉิน // URL: #"justify">. คลอรีน: แอปพลิเคชัน // URL: #"justify">.
