Электрохимическое производство продуктов окисления

Окисление есть процесс потери электронов, в то вре­мя как восстановление — приобретение электронов:

Mn₄^2- − e¯ àMnO₄¯

Cu²⁺ +2e^- à Cu

Окислительно-восстановительные процессы можно разделить на два типа:

1) состав ионов не меняется, меняется только их валентность

Fe³⁺+e¯ àFe^{2 +}

2) меняется состав ионов

2SO₃^2- + 4Н⁺ + 2е¯ àS₂O₄^2- + 2Н₂О

Окислительно-восстановительные процессы второго в от­личие от процессов первого типа протекают в большин­стве случаев необратимо.

На ход окислительно-восстановительных процессов влияют: природа материала и состояние поверхности электрода; электродная и объемная плотность тока; ус­ловия электролиза (концентрация компонентов, темпера­тура, перемешивание и т. д.); присутствие в электролите веществ, оказывающих каталитическое воздействие на протекающие процессы.

Производство гипохлорита натрия NaClO. Гипохлорит натрия — энергичный окислитель. Применяется как отбе­ливающее средство в текстильной и бумажно-целлюлоз­ной промышленности, в цветной металлургии и для хло­рирования питьевых и сточных вод. Хорошо растворим в воде. При длительном хранении и особенно на свету разлагается. Получается химическим и электрохимиче­ским способами. Последний способ имеет более простое аппаратурное оформление, а также не требует дефицит­ного сырья: хлора и едкой щелочи, так как NaClO полу­чают электролизом поваренной соли в электролизерах без диафрагмы. В них на аноде одновременно разру­шаются ионы хлора и гидроксила, образуя гипохлорит-ион по уравнению

Сl¯ + 2ОН¯ - 2е¯ àС1O¯ + Н₂О

Эти ионы могут разряжаться на аноде с образованием ClO₃¯, образуется хлорат натрия, для чего создают опре­деленные технологические условия.

Хлораты — соли хлорноватистой кислоты НС1О₃ — сильные окислители. Из них наибольшее прак­тическое значение имеют бертолетова соль КС1О₃и хло­рат натрия NaClO₃. Их применяют в производстве кра­сящих веществ, спичек, взрывчатых веществ, в пиротехни­ке, медицине, в качестве гербицидов.

Электрохимическим методом более целесообразно получать хлорат натрия; хлорат калия из-за малой рас­творимости в воде рациональнее получать химическим путем.

Также получают хлорную кислоту НС1О₄ и ее со­ли — перхлораты, которые являются сильнейшими окис­лителями. Их применяют в пиротехнике, фотографии, при изготовлении взрывчатых веществ и ракетного топ­лива. При производстве перхлоратов практически ис­пользуют хорошо растворимые хлораты натрия или ба­рия и с помощью электрохимического окисления перево­дят их в перхлораты. Электрохимическим путем полу­чают пероксид (перекись) водорода Н₂О₂ (находит применение в текстильной промышленности для отбели­вания шерстяных и шелковых тканей, в косметике, меди­цине, санитарии).

Электролизом получают двусерную (надсерную) кис­лоту H₂S₂O₈ и пероксодисульфаты (персульфаты).

Одним из важных продуктов, получаемых электроли­зом, является перманганат калия. Водный раствор пер-манганата — сильный окислитель. Широко применяется в органическом синтезе, для изготовления витаминов и искусственных жиров, жирных и ароматических кислот, в медицине, аналитической химии, фотографии. Произво­дят перманганат калия как химическим методом, так и электрохимическим, который является более простым и экономичным.