Description de l'élément chimique chlore. Méthodes de chlore pour la production de chlore
Chlore(lat. chlorum), cl, élément chimique du groupe vii du système périodique de Mendeleev, numéro atomique 17, masse atomique 35,453 ; appartient à la famille halogènes. Dans des conditions normales (0°C, 0,1 MN/m2 ou 1 kgf/cm 2) gaz jaune-vert avec une forte odeur irritante. Natural H. se compose de deux isotopes stables : 35 cl (75,77 %) et 37 cl (24,23 %). Isotopes radioactifs avec des nombres de masse 32, 33, 34, 36, 38, 39, 40 et des demi-vies ( t1/2) respectivement 0,31 ; 2,5 ; 1,56 seconde; 3 , une ? 10 5 ans ; 37.3, 55.5 et 1.4 min. 36 cl et 38 cl sont utilisés comme indicateurs isotopiques.
Référence historique. H. a obtenu pour la première fois en 1774 K. Scheele l'interaction de l'acide chlorhydrique avec la pyrolusite mno 2. Cependant, ce n'est qu'en 1810 Davy a établi que le chlore est un élément et l'a nommé chlore (du grec chlor o s - jaune-vert). En 1813, J.L. Gay-Lussac suggéré le nom X pour cet élément.
distribution dans la nature. H. n'existe dans la nature que sous forme de composés. Le contenu moyen de Ch. dans la croûte terrestre (clarke) 1,7? 10 -2% en poids, dans des roches ignées acides - granites, etc. 2.4 ? 10-2 , en basic et ultrabasic 5 ? 10 -3 . La migration de l'eau joue un rôle majeur dans l'histoire du christianisme dans la croûte terrestre. Sous forme de cl ion, on le trouve dans l'océan mondial (1,93 %), les saumures souterraines et les lacs salés. Le nombre de minéraux propres (principalement chlorures naturels) 97, le principal est halite naci . D'importants gisements de chlorures de potassium et de magnésium et de chlorures mixtes sont également connus : sylvin kcl, sylvinite(na, k) ci, carnallite kci? mgcl2 ? 6h2o, Caïnite kci? mgso 4 ? 3h 2 o, bischofite mgci 2 ? 6h2o. Dans l'histoire de la Terre, l'approvisionnement en hcl contenu dans les gaz volcaniques vers les parties supérieures de la Terre a été d'une grande importance. la croûte terrestre.
Proprietes physiques et chimiques. H. a t kip -34.05°С, t nl - 101°C. Densité de Ch. gazeux dans des conditions normales 3.214 g/l; vapeur saturée à 0°С 12.21 g/l; liquide H. à un point d'ébullition de 1,557 g/cm 3 ; solide froid à - 102°c 1.9 g/cm 3 . Pression de vapeur saturante Ch. à 0°C 0,369 ; à 25°C 0,772 ; à 100°c 3.814 MN/m2 ou respectivement 3,69 ; 7,72 ; 38.14 kgf/cm 2 . Chaleur de fusion 90,3 kJ/kg (21,5 cal/g); chaleur d'évaporation 288 kJ/kg (68,8 cal/g); capacité calorifique du gaz à pression constante 0,48 kJ/(kg? À) . Constantes critiques H. : température 144°c, pression 7.72 Mn/m 2 (77,2 kgf/cm 2) , densité 573 g/l, volume spécifique 1.745 ? 10-3 l/g. Solubilité (en g/l) X. à une pression partielle de 0,1 Mn/m 2 , ou 1 kgf/cm 2 , dans l'eau 14,8 (0°C), 5,8 (30°c), 2,8 (70°c); en solution 300 g/l naci 1,42 (30°c), 0,64 (70°c). En dessous de 9,6°C, des hydrates de chlore se forment dans les solutions aqueuses Composition variable cl ? n h 2 o (où n = 6 × 8); ce sont des cristaux jaunes du système cubique, qui se décomposent en chlore et en eau lorsque la température s'élève. Le chlore se dissout bien dans le ticl 4, le sic1 4, le sncl 4 et certains solvants organiques (en particulier dans l'hexane c 6 h 14 et le tétrachlorure de carbone ccl 4). La molécule X. est diatomique (cl 2). Le degré de dissociation thermique cl 2 + 243 kJ u 2cl à 1000 K c'est 2.07 ? 10 -40%, à 2500K 0,909%. Configuration électronique externe de l'atome cl 3 s 2 3 p 5 . Conformément à cela, H. dans les composés présente des états d'oxydation de -1, +1, +3, +4, +5, +6 et +7. Le rayon covalent de l'atome est de 0,99 å, le rayon ionique cl est de 1,82 å, l'affinité de l'atome X avec l'électron est de 3,65 ev,énergie d'ionisation 12,97 ev.
Chimiquement, le chlore est très actif; il se combine directement avec presque tous les métaux (certains uniquement en présence d'humidité ou lorsqu'ils sont chauffés) et avec des non-métaux (à l'exception du carbone, de l'azote, de l'oxygène et des gaz inertes), formant le composé correspondant. chlorures, réagit avec de nombreux composés, remplace l'hydrogène dans les hydrocarbures saturés et rejoint les composés insaturés. H. déplace le brome et l'iode de leurs composés avec l'hydrogène et les métaux ; il est déplacé des composés chlorés avec ces éléments par le fluor. Les métaux alcalins en présence de traces d'humidité interagissent avec le chlore avec inflammation ; la plupart des métaux ne réagissent avec le chlore sec que lorsqu'ils sont chauffés. L'acier, ainsi que certains métaux, sont stables dans une atmosphère de chlore sec à basse température ; par conséquent, ils sont utilisés pour fabriquer des équipements et des installations de stockage de chlore sec. Le phosphore s'enflamme dans une atmosphère de chlore, formant du pcl 3 , et lors d'une chloration supplémentaire , pcl 5; soufre avec H. lorsqu'il est chauffé donne s 2 cl 2, scl 2, etc. s n CL m. L'arsenic, l'antimoine, le bismuth, le strontium et le tellure réagissent vigoureusement avec le chlore. Un mélange de chlore et d'hydrogène brûle avec une flamme incolore ou jaune-vert pour former chlorure d'hydrogène(c'est une réaction en chaîne)
La température maximale de la flamme hydrogène-chlore est de 2200°c. Les mélanges de chlore avec de l'hydrogène contenant de 5,8 à 88,5 % h 2 sont explosifs.
Avec l'oxygène, X. forme des oxydes : cl 2 o, clo 2, cl 2 o 6, cl 2 o 7, cl 2 o 8 , ainsi que les hypochlorites (sels acide hypochloreux) , chlorites, chlorates et les perchlorates. Tous les composés oxygénés du chlore forment des mélanges explosifs avec des substances facilement oxydables. Les oxydes de chlore ne sont pas stables et peuvent exploser spontanément ; les hypochlorites se décomposent lentement pendant le stockage ; les chlorates et les perchlorates peuvent exploser sous l'influence d'initiateurs.
H. s'hydrolyse dans l'eau, formant des acides hypochloreux et chlorhydrique : cl 2 + h 2 ou hclo + hcl. Lors de la chloration de solutions aqueuses d'alcalis à froid, des hypochlorites et des chlorures se forment: 2naoh + cl 2 \u003d nacio + naci + h 2 o, et lorsqu'ils sont chauffés - des chlorates. Chloration de l'hydroxyde de calcium sec eau de Javel.
Lorsque l'ammoniac réagit avec le chlore, il se forme du trichlorure d'azote. . Lorsque les composés organiques sont chlorés, le chlore remplace soit l'hydrogène : r-h + ci 2 = rcl + hci, soit s'ajoute via des liaisons multiples pour former divers composés organiques contenant du chlore .
H. se forme avec d'autres halogènes composés interhalogènes. Les fluorures clf, clf 3 , clf 5 sont très réactifs ; par exemple, dans une atmosphère de clp 3, la laine de verre s'enflamme spontanément. Les composés de chlore avec l'oxygène et le fluor sont connus - oxyfluorures X.: clo 3 f, clo 2 f 3, clof, clof 3 et perchlorate de fluor fclo 4.
Reçu. Le chlore a commencé à être produit commercialement en 1785 par l'interaction de l'acide chlorhydrique avec le dioxyde de manganèse ou la pyrolusite. En 1867, le chimiste anglais H. Deacon a mis au point une méthode de production de chlore en oxydant le hcl avec de l'oxygène atmosphérique en présence d'un catalyseur. De la fin du 19e - début du 20e siècles. Le chlore est obtenu par électrolyse de solutions aqueuses de chlorures de métaux alcalins. Par ces méthodes dans les années 70. 20ième siècle 90-95% de H. est produit dans le monde. De petites quantités de chlore sont obtenues accidentellement lors de la production de magnésium, de calcium, de sodium et de lithium par électrolyse de chlorures fondus. En 1975, la production mondiale de chlore était d'environ 25 millions de tonnes. t. Deux méthodes principales d'électrolyse de solutions aqueuses de naci sont utilisées : 1) dans des électrolyseurs à cathode solide et à membrane filtrante poreuse ; 2) dans les électrolyseurs à cathode au mercure. Selon les deux méthodes, X gazeux est libéré sur une anode en graphite ou en oxyde de titane-ruthénium Selon la première méthode, de l'hydrogène est libéré à la cathode et une solution de naoh et de nacl se forme, à partir de laquelle la soude caustique commerciale est isolée par En traitement. Selon la deuxième méthode, l'amalgame de sodium se forme sur la cathode, lorsqu'il est décomposé avec de l'eau pure dans un appareil séparé, une solution de naoh, de l'hydrogène et du mercure pur sont obtenus, qui entrent à nouveau en production. Les deux méthodes donnent 1 t X.1.125 t non.
L'électrolyse à diaphragme nécessite moins d'investissement en capital pour l'organisation de la production chimique et produit du naoh moins cher. La méthode de la cathode au mercure produit du naoh très pur, mais la perte de mercure pollue l'environnement. En 1970, 62,2% de la production chimique mondiale était produite par la méthode de la cathode au mercure, 33,6% par la méthode de la cathode solide et 4,2% par d'autres méthodes. Après 1970, l' électrolyse à cathode solide avec une membrane échangeuse d'ions a commencé à être utilisée, permettant d'obtenir du naoh pur sans utiliser de mercure.
Application. Un des industries importantes l'industrie chimique est l'industrie du chlore. Les principales quantités de chlore sont transformées sur le lieu de sa production en composés chlorés. Stocker et transporter H. sous forme liquide dans des cylindres, barils, chemin de fer. citernes ou dans des navires spécialement équipés. Pour les pays industriels, la consommation approximative suivante de chlore est typique: pour la production de composés organiques contenant du chlore - 60-75%; composés inorganiques contenant Ch. - 10-20%; pour blanchir la pâte et les tissus - 5-15%; pour les besoins sanitaires et la chloration de l'eau - 2-6% de la production totale.
Le chlore est également utilisé pour la chloration de certains minerais afin d'extraire le titane, le niobium, le zirconium et autres.
L. M. Yakimenko.
H. dans le corps. H. est l'un des éléments biogéniques, composant permanent des tissus végétaux et animaux. Le contenu de Ch. dans les plantes (de nombreux Ch. dans halophytes) - de millièmes de pour cent à pour cent entiers, chez les animaux - dixièmes et centièmes de pour cent. Les besoins quotidiens d'un adulte en H. (2-4 g) est couvert par la nourriture. Avec la nourriture, H. vient généralement en excès sous forme de chlorure de sodium et de chlorure de potassium. X. le pain, la viande et les produits laitiers sont particulièrement riches. Le chlore dans le corps des animaux est le principal osmotiquement substance active plasma sanguin, lymphe, liquide céphalo-rachidien et certains tissus. Joue un rôle dans échange eau-sel, aider les tissus à retenir l'eau. La régulation de l'équilibre acido-basique dans les tissus s'effectue parallèlement à d'autres processus en modifiant la répartition du cholestérol entre le sang et les autres tissus. X. est impliqué dans le métabolisme énergétique des plantes, activant à la fois la phosphorylation oxydative, et la photophosphorylation. Ch. a un effet positif sur l'absorption d'oxygène par les racines. Ch. est nécessaire à la formation d'oxygène dans le processus de photosynthèse isolé chloroplastes. Ch. n'est pas inclus dans la plupart des milieux nutritifs pour la culture artificielle de plantes. Il est possible que de très faibles concentrations de Ch suffisent au développement des plantes.
M. Ya. Shkolnik.
Empoisonnement X . possible dans les industries chimiques, pâtes et papiers, textiles, pharmaceutiques, etc. H. irrite les muqueuses des yeux et des voies respiratoires. L'infection secondaire rejoint généralement les modifications inflammatoires primaires. L'intoxication aiguë se développe presque immédiatement. Lorsque des concentrations moyennes et faibles de chlore sont inhalées, on note une oppression thoracique et des douleurs, une toux sèche, une respiration rapide, des douleurs dans les yeux, des larmoiements, une augmentation de la teneur en leucocytes dans le sang, une augmentation de la température corporelle, etc. Bronchopneumonie possible, œdème pulmonaire toxique, états dépressifs, convulsions. Dans les cas bénins, la récupération se produit en 3-7 journée Comme conséquences à long terme, on observe des catarrhes des voies respiratoires supérieures, des bronchites récurrentes, des pneumoscléroses, etc.; éventuelle activation de la tuberculose pulmonaire. Avec l'inhalation prolongée de petites concentrations de Ch., des formes similaires, mais à développement lent, de la maladie sont observées. Prévention des intoxications : étanchéité des équipements de production, ventilation efficace, si nécessaire, utilisation d'un masque à gaz. Concentration maximale admissible de H. dans l'air des locaux industriels 1 mg/m 3 . La production d'eau de Javel, d'eau de Javel et d'autres composés contenant du chlore est classée comme une industrie aux conditions de travail nocives, où, selon Sov. La législation limite l'emploi des femmes et des mineurs.
A. A. Kasparov.
Litt. : Yakimenko L. M., Production de chlore, de soude caustique et de produits chlorés inorganiques, M., 1974 ; Nekrasov B.V., Fundamentals of General Chemistry, 3e éd., [vol.] 1, M., 1973; Substances nocives dans l'industrie, éd. N. V. Lazareva, 6e éd., volume 2, L., 1971 ; chimie inorganique complète, éd. J. c. Bailar, v. 1-5, oxf. - , 1973.
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Le chlore a été obtenu pour la première fois en 1772 par Scheele, qui décrit sa libération lors de l'interaction de la pyrolusite avec l'acide chlorhydrique dans son traité sur la pyrolusite : 4HCl + MnO 2 = Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O
Scheele a noté l'odeur du chlore, semblable à l'odeur de l'eau régale, sa capacité à interagir avec l'or et le cinabre, ainsi que ses propriétés blanchissantes. Cependant, Scheele, conformément à la théorie du phlogistique qui dominait la chimie à cette époque, a suggéré que le chlore est de l'acide chlorhydrique déphlogistiqué, c'est-à-dire de l'oxyde d'acide chlorhydrique.
Berthollet et Lavoisier ont suggéré que le chlore est un oxyde de l'élément murium, mais les tentatives pour l'isoler sont restées infructueuses jusqu'aux travaux de Davy, qui a réussi à décomposer le sel de table en sodium et en chlore par électrolyse.
Le nom de l'élément vient du grec clwroz- "vert".
Être dans la nature, obtenir :
Le chlore naturel est un mélange de deux isotopes 35 Cl et 37 Cl. Le chlore est l'halogène le plus abondant dans la croûte terrestre. Le chlore étant très actif, il n'apparaît dans la nature que sous forme de composés entrant dans la composition des minéraux : halite NaCl, sylvine KCl, sylvinite KCl NaCl, bischofite MgCl 2 6H 2 O, carnallite KCl MgCl 2 6H 2 O, kaïnite KCl MgSO 4 3H 2 O. Les plus grandes réserves de chlore sont contenues dans les sels des eaux des mers et des océans.
À l'échelle industrielle, le chlore est produit avec de l'hydroxyde de sodium et de l'hydrogène par électrolyse d'une solution sel de table:
2NaCl + 2H 2 O => H 2 + Cl 2 + 2NaOH
Pour récupérer le chlore du chlorure d'hydrogène, qui est un sous-produit de la chloration industrielle des composés organiques, on utilise le procédé Deacon (oxydation catalytique du chlorure d'hydrogène avec l'oxygène atmosphérique) :
4HCl + O 2 \u003d 2H 2 O + 2Cl 2
Les laboratoires utilisent généralement des procédés basés sur l'oxydation du chlorure d'hydrogène avec des agents oxydants forts (par exemple, l'oxyde de manganèse (IV), le permanganate de potassium, le dichromate de potassium) :
2KMnO 4 + 16HCl \u003d 5Cl 2 + 2MnCl 2 + 2KCl + 8H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl = 3Cl 2 + 2CrCl 3 + 2KCl + 7H 2 O
Propriétés physiques:
Dans des conditions normales, le chlore est un gaz jaune-vert à l'odeur suffocante. Le chlore est visiblement soluble dans l'eau (« eau chlorée »). A 20°C, 2,3 volumes de chlore se dissolvent dans un volume d'eau. Point d'ébullition = -34°C ; point de fusion = -101°C, densité (gaz, N.O.) = 3,214 g/l.
Propriétés chimiques:
Le chlore est très actif - il se combine directement avec presque tous les éléments du système périodique, les métaux et les non-métaux (sauf le carbone, l'azote, l'oxygène et les gaz inertes). Le chlore est un oxydant très puissant, il déplace les non-métaux moins actifs (brome, iode) de leurs composés avec l'hydrogène et les métaux :
Cl 2 + 2HBr = Br 2 + 2HCl; Cl 2 + 2NaI \u003d I 2 + 2NaCl
Lorsqu'il est dissous dans de l'eau ou des alcalis, le chlore se dismute, formant des acides hypochloreux (et lorsqu'il est chauffé, perchlorique) et chlorhydrique, ou leurs sels.
Cl 2 + H 2 O HClO + HCl;
Le chlore interagit avec de nombreux composés organiques, entrant dans des réactions de substitution ou d'addition :
CH 3 -CH 3 + xCl 2 => C 2 H 6-x Cl x + xHCl
CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 \u003d\u003e Cl-CH 2 -CH 2 -Cl
C 6 H 6 + Cl 2 => C 6 H 6 Cl + HCl
Le chlore a sept états d'oxydation : -1, 0, +1, +3, +4, +5, +7.
Les connexions les plus importantes :
Chlorure d'hydrogène HCl- un gaz incolore qui fume dans l'air en raison de la formation de gouttelettes de brouillard avec de la vapeur d'eau. Il a une forte odeur et est très irritant pour les voies respiratoires. Contenue dans les gaz et les eaux volcaniques, dans le suc gastrique. Propriétés chimiques dépend de l'état dans lequel il se trouve (peut être à l'état gazeux, liquide ou en solution). La solution de HCl est appelée acide chlorhydrique (chlorhydrique). C'est un acide fort, déplaçant les acides plus faibles de leurs sels. Sels - chlorures- substances cristallines solides à points de fusion élevés.
chlorures covalents- composés de chlore avec des non-métaux, des gaz, des liquides ou des solides fusibles aux propriétés acides caractéristiques, en règle générale, facilement hydrolysés par l'eau pour former de l'acide chlorhydrique :
PCl 5 + 4H 2 O = H 3 PO 4 + 5HCl;
Oxyde de chlore(I) Cl 2 O., un gaz jaune brunâtre avec une odeur piquante. Affecte les organes respiratoires. Facilement soluble dans l'eau, formant de l'acide hypochloreux.
Acide hypochloreux HClO. N'existe que dans les solutions. C'est un acide faible et instable. Se décompose facilement en acide chlorhydrique et en oxygène. Oxydant puissant. Formé lorsque le chlore est dissous dans l'eau. Sels - hypochlorites, instables (NaClO*H 2 O se décompose avec une explosion à 70 °C), oxydants puissants. Largement utilisé pour le blanchiment et la désinfection poudre blanchissante, sel mixte Ca(Cl)OCl
Acide chlorique HClO 2, sous forme libre est instable, même en solution aqueuse diluée, il se décompose rapidement. Acide de force moyenne, sels - chlorites sont généralement incolores et très solubles dans l'eau. Contrairement aux hypochlorites, les chlorites présentent des propriétés oxydantes prononcées uniquement dans un environnement acide. Le chlorite de sodium NaClO 2 a la plus grande application (pour blanchir les tissus et la pâte à papier).
Oxyde de chlore(IV) ClO 2, - gaz jaune verdâtre avec une odeur désagréable (piquante), ...
Acide chlorique, HClO 3 - sous forme libre est instable : disproportionné par rapport à ClO 2 et HClO 4 . Sels - chlorates; parmi ceux-ci, les chlorates de sodium, de potassium, de calcium et de magnésium sont les plus importants. Ce sont des oxydants puissants, explosifs lorsqu'ils sont mélangés à des agents réducteurs. Chlorure de potassium ( Sel de Berthollet) - KClO 3 , était utilisé pour produire de l'oxygène en laboratoire, mais en raison du danger élevé, il n'était plus utilisé. Des solutions de chlorate de potassium ont été utilisées comme antiseptique faible, externe médicament pour se gargariser.
Acide perchlorique HClO 4, dans les solutions aqueuses, l'acide perchlorique est le plus stable de tous les acides chlorés contenant de l'oxygène. L'acide perchlorique anhydre, qui est obtenu avec de l'acide sulfurique concentré à partir de HClO 4 à 72 %, n'est pas très stable. C'est l'acide monobasique le plus fort (en solution aqueuse). Sels - perchlorates, sont utilisés comme oxydants (moteurs à fusée solide).
Application:
Le chlore est utilisé dans de nombreuses industries, sciences et besoins domestiques :
- Dans la production de chlorure de polyvinyle, de composés plastiques, de caoutchouc synthétique ;
- Pour blanchir le tissu et le papier;
- Production d'insecticides organochlorés - substances qui tuent les insectes nuisibles aux cultures, mais qui sont sans danger pour les plantes ;
- Pour la désinfection de l'eau - "chloration" ;
- Enregistré dans l'industrie alimentaire en tant qu'additif alimentaire E925 ;
- Dans la production chimique d'acide chlorhydrique, d'eau de javel, de sel de berthollet, de chlorures métalliques, de poisons, de médicaments, d'engrais ;
- En métallurgie pour la production de métaux purs : titane, étain, tantale, niobium.
Rôle biologique et toxicité :
Le chlore est l'un des éléments biogéniques les plus importants et fait partie de tous les organismes vivants. Chez les animaux et les humains, les ions chlorure sont impliqués dans le maintien de l'équilibre osmotique, l'ion chlorure a un rayon optimal de pénétration à travers la membrane cellulaire. Les ions chlore sont vitaux pour les plantes, participant au métabolisme énergétique des plantes, activant la phosphorylation oxydative.
Le chlore sous la forme d'une substance simple est toxique, s'il pénètre dans les poumons, il provoque une brûlure du tissu pulmonaire, une asphyxie. Il a un effet irritant sur les voies respiratoires à une concentration dans l'air d'environ 0,006 mg/l (soit deux fois le seuil d'odeur de chlore). Le chlore a été l'un des premiers agents de guerre chimique utilisés par l'Allemagne pendant la Première Guerre mondiale.
Korotkova Yu., Shvetsova I.
Université d'État KhF Tyumen, 571 groupes.
Sources : Wikipédia : http://ru.wikipedia.org/wiki/Cl et autres,
Site Web du RCTU DI Mendeleïev :
En 1774, Carl Scheele, un chimiste suédois, obtint pour la première fois du chlore, mais on croyait que ce n'était pas élément séparé, mais une sorte d'acide chlorhydrique (calorisateur). Le chlore élémentaire a été obtenu dans début XIX siècle G. Davy, qui a décomposé le sel de table en chlore et en sodium par électrolyse.
Le chlore (du grec χλωρός - vert) est un élément de X Groupe VII tableau périodique des éléments chimiques D.I. Mendeleev, a un numéro atomique de 17 et une masse atomique de 35,452. La désignation acceptée Cl (du latin Chlore).
Être dans la nature
Le chlore est l'halogène le plus courant dans la croûte terrestre, le plus souvent sous la forme de deux isotopes. En raison de son activité chimique, on ne le trouve que sous forme de composés de nombreux minéraux.
Le chlore est un gaz jaune-vert toxique avec une odeur piquante et un goût sucré. C'est le chlore qui, après sa découverte, a été proposé d'être appelé halogène, il est inclus dans le groupe du même nom comme l'un des non-métaux les plus actifs chimiquement.
Besoin quotidien en chlore
Normalement, un adulte en bonne santé devrait recevoir 4 à 6 g de chlore par jour, le besoin en augmente avec un effort physique actif ou par temps chaud (avec une transpiration accrue). Habituellement, le corps reçoit la norme quotidienne des aliments avec une alimentation équilibrée.
Le principal fournisseur de chlore pour le corps est le sel de table - surtout s'il n'est pas soumis à un traitement thermique, il est donc préférable de saler les plats déjà préparés. Contient également du chlore, des fruits de mer, de la viande et, et,.
Interaction avec les autres
L'équilibre acido-basique et hydrique du corps est régulé par le chlore.
Signes d'un manque de chlore
Le manque de chlore est causé par des processus qui conduisent à la déshydratation du corps - transpiration intense à la chaleur ou lors d'efforts physiques, vomissements, diarrhée et certaines maladies du système urinaire. Les signes d'un manque de chlore sont la léthargie et la somnolence, la faiblesse musculaire, la bouche sèche prononcée, la perte de goût, le manque d'appétit.
Signes d'excès de chlore
Les signes d'un excès de chlore dans l'organisme sont : augmentation de la tension artérielle, toux sèche, douleurs à la tête et à la poitrine, douleurs aux yeux, larmoiement, troubles de l'activité tube digestif. En règle générale, un excès de chlore peut être causé par la consommation d'eau du robinet ordinaire qui passe par le processus de désinfection au chlore et se produit chez les travailleurs des industries directement liées à l'utilisation du chlore.
Le chlore dans le corps humain :
- régule l'équilibre hydrique et acido-basique,
- élimine les fluides et les sels du corps dans le processus d'osmorégulation,
- stimule la digestion normale,
- normalise l'état des érythrocytes,
- nettoie le foie des graisses.
La principale utilisation du chlore est l'industrie chimique, où il est utilisé pour produire du chlorure de polyvinyle, du plastique mousse, des matériaux d'emballage, ainsi que des agents de guerre chimique et des engrais pour les plantes. La désinfection de l'eau potable au chlore est pratiquement la seule moyen abordable purification de l'eau.
DÉFINITION
Chlore- un élément chimique du groupe VII de la 3e période de la classification périodique des éléments chimiques D.I. Mendeleev. Non métallique.
Fait référence aux éléments - p -famille. Halogène. Le numéro de série est 17. La structure du niveau électronique externe est 3s 2 3 p 5. Masse atomique relative - 35,5 a.m.u. La molécule de chlore est diatomique - Cl 2.
Propriétés chimiques du chlore
Le chlore réagit avec les métaux simples :
Cl 2 + 2Sb = 2SbCl 3 (t);
Cl 2 + 2Fe \u003d 2FeCl 3;
Cl2 + 2Na = 2NaCl.
Le chlore interagit avec des substances simples non métalliques. Ainsi, lors de l'interaction avec le phosphore et le soufre, les chlorures correspondants se forment, avec le fluor - fluorures, avec l'hydrogène - chlorure d'hydrogène, avec l'oxygène - oxydes, etc.:
5Cl 2 + 2P = 2HCl 5 ;
Cl 2 + 2S \u003d SCl 2;
Cl 2 + H 2 \u003d 2HCl;
Cl 2 + F 2 \u003d 2ClF.
Le chlore est capable de déplacer le brome et l'iode de leurs composés avec l'hydrogène et les métaux :
Cl 2 + 2HBr = Br 2 + 2HCl;
Cl 2 + 2NaI \u003d I 2 + 2NaCl.
Le chlore est capable de se dissoudre dans l'eau et les alcalis, tandis que des réactions de dismutation du chlore se produisent, et la composition des produits de réaction dépend des conditions de sa mise en œuvre :
Cl 2 + H 2 O ↔ HCl + HClO;
Cl 2 + 2NaOH \u003d NaCl + NaClO + H 2 O;
3Cl 2 + 6NaOH \u003d 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O.
Le chlore interagit avec un oxyde qui ne forme pas de sel - le CO pour former une substance au nom trivial - le phosgène, avec l'ammoniac pour former du trichlorure d'ammonium :
Cl 2 + CO \u003d COCl 2;
3 Cl 2 + 4NH 3 \u003d NCl 3 + 3NH 4 Cl.
Dans les réactions, le chlore présente les propriétés d'un agent oxydant :
Cl 2 + H 2 S \u003d 2HCl + S.
Le chlore entre dans des réactions d'interaction avec des substances organiques de la classe des alcanes, alcènes et arènes :
CH 3 -CH 3 + Cl 2 = CH 3 -CH 2 -Cl + HCl (condition - rayonnement UV);
CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 \u003d CH 2 (Cl) -CH 2 -Cl;
C 6 H 6 + Cl 2 \u003d C 6 H 5 -Cl + HCl (kat \u003d FeCl 3, AlCl 3);
C 6 H 6 + 6Cl 2 \u003d C 6 H 6 Cl 6 + 6HCl (condition - rayonnement UV).
Propriétés physiques du chlore
Le chlore est un gaz jaune-vert. Thermiquement stable. Lorsque l'eau réfrigérée est saturée de chlore, un clarate solide se forme. Il se dissout bien dans l'eau, subit une dismutation dans une large mesure ("eau chlorée"). Se dissout dans le tétrachlorure de carbone, le SiCl 4 liquide et le TiCl 4 . Il est peu soluble dans une solution saturée de chlorure de sodium. Ne réagit pas avec l'oxygène. Oxydant puissant. Point d'ébullition - -34.1C, point de fusion - -101.03C.
Obtenir du chlore
Auparavant, le chlore était obtenu par la méthode Scheele (réaction de l'oxyde de manganèse (VI) avec l'acide chlorhydrique) ou par la méthode Deacon (réaction d'interaction du chlorure d'hydrogène avec l'oxygène) :
MnO 2 + 4HCl \u003d MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O;
4HCl + O 2 \u003d 2H 2 O + 2 Cl 2.
A notre époque, les réactions suivantes sont utilisées pour obtenir le chlore :
NaOCl + 2HCl = NaCl + Cl 2 + H 2 O;
2KMnO 4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl 2 + 5 Cl 2 + 8H 2 O;
2NaCl + 2H 2 O \u003d 2NaOH + Cl 2 + H 2 (condition - électrolyse).
Application de chlore
Le chlore a trouvé une large application dans diverses industries, car il est utilisé dans la production de matériaux polymères (chlorure de polyvinyle), d'agents de blanchiment, d'insecticides organochlorés (hexachlorane), d'agents de guerre chimique (phosgène), pour la désinfection de l'eau, dans l'industrie alimentaire, dans la métallurgie , etc.
Exemples de résolution de problèmes
EXEMPLE 1
EXEMPLE 2
| Exercer | Quels volume, masse et quantité de substance chlorée seront libérés (n.o.) lors de l'interaction de 17,4 g d'oxyde de manganèse (IV) avec de l'acide chlorhydrique, pris en excès ? |
| La solution | Écrivons l'équation de réaction pour l'interaction de l'oxyde de manganèse (IV) avec l'acide chlorhydrique : 4HCl + MnO 2 \u003d MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O. Masses molaires d'oxyde de manganèse (IV) et de chlore, calculées à l'aide du tableau des éléments chimiques de D.I. Mendeleev - 87 et 71 g/mol, respectivement. Calculez la quantité de substance d'oxyde de manganèse (IV): n(MnO 2) = m(MnO 2) / M(MnO 2); n (MnO 2) \u003d 17,4 / 87 \u003d 0,2 mol. Selon l'équation de réaction n (MnO 2): n (Cl 2) \u003d 1 : 1, donc n (Cl 2) \u003d n (MnO 2) \u003d 0,2 mol. Alors la masse et le volume de chlore seront égaux : m(Cl 2) \u003d 0,2 × 71 \u003d 14,2 g; V (Cl 2) \u003d n (Cl 2) × V m \u003d 0,2 × 22,4 \u003d 4,48 l. |
| Réponse | La quantité de substance chlorée est de 0,2 mol, la masse est de 14,2 g, le volume est de 4,48 l. |
Ministère de l'Éducation et des Sciences de la FÉDÉRATION DE RUSSIE
ÉTABLISSEMENT D'ENSEIGNEMENT D'ÉTAT FÉDÉRAL DE L'ENSEIGNEMENT PROFESSIONNEL SUPÉRIEUR
UNIVERSITÉ CHIMIQUE ET TECHNOLOGIQUE D'ÉTAT D'IVANOVSK
Département des TP et MET
abstrait
Chlore : propriétés, application, production
Responsable : Efremov A.M.
Ivanovo 2015
Introduction
informations générales pour le chlore
Application de chlore
Méthodes chimiques de production de chlore
Électrolyse. Le concept et l'essence du processus
Production industrielle de chlore
Sécurité dans la production de chlore et protection de l'environnement
Conclusion
Introduction
électrolyse de l'élément chimique du chlore
En raison de l'ampleur de l'utilisation du chlore dans divers domaines de la science, de l'industrie, de la médecine et de la vie quotidienne, sa demande a récemment augmenté de manière catastrophique. Il existe de nombreuses méthodes d'obtention de chlore par des méthodes de laboratoire et industrielles, mais elles présentent toutes plus d'inconvénients que d'avantages. La production de chlore, par exemple, à partir d'acide chlorhydrique, qui est un sous-produit et un déchet de nombreuses industries chimiques et autres, ou de sel commun extrait dans des gisements de sel, est un processus plutôt énergivore, nocif pour l'environnement et très dangereux pour la vie. et la santé.
À l'heure actuelle, le problème du développement d'une technologie de production de chlore, qui éliminerait tous les inconvénients ci-dessus, et aurait également un rendement élevé en chlore, est très urgent.
.Informations générales sur le chlore
Le chlore a été obtenu pour la première fois en 1774 par K. Scheele par l'interaction de l'acide chlorhydrique avec la pyrolusite MnO2. Cependant, ce n'est qu'en 1810 que G. Davy a établi que le chlore est un élément et l'a nommé chlore (du grec chloros - jaune-vert). En 1813, J. L. Gay-Lussac proposa le nom "Chlore" pour cet élément.
Le chlore est un élément du groupe VII du tableau périodique des éléments de D. I. Mendeleïev. Poids moléculaire 70,906, poids atomique 35,453, numéro atomique 17, appartient à la famille des halogènes. Dans des conditions normales, le chlore libre, composé de molécules diatomiques, est un gaz jaune verdâtre ininflammable avec une odeur piquante et irritante caractéristique. Il est toxique et provoque la suffocation. Le chlore gazeux comprimé à pression atmosphérique se transforme en un liquide ambré à -34,05°C, se solidifie à -101,6°C et à une pression de 1 atm. Généralement, le chlore est un mélange de 75,53 % de 35Cl et de 24,47 % de 37Cl. Dans des conditions normales, la densité du chlore gazeux est de 3,214 kg/m3, soit environ 2,5 fois plus lourd que l'air.
Chimiquement, le chlore est très actif, il se combine directement avec presque tous les métaux (certains uniquement en présence d'humidité ou lorsqu'ils sont chauffés) et avec les non-métaux (sauf le carbone, l'azote, l'oxygène, les gaz inertes), formant les chlorures correspondants, réagit avec de nombreux composés, remplace l'hydrogène dans les hydrocarbures saturés et rejoint les composés insaturés. Cela est dû à la grande variété de ses applications. Le chlore déplace le brome et l'iode de leurs composés avec l'hydrogène et les métaux. Les métaux alcalins en présence de traces d'humidité interagissent avec le chlore avec inflammation, la plupart des métaux réagissent avec le chlore sec uniquement lorsqu'ils sont chauffés. L'acier, ainsi que certains métaux, résistent au chlore sec à basse température, ils sont donc utilisés pour la fabrication d'équipements et le stockage du chlore sec. Le phosphore s'enflamme dans une atmosphère de chlore, formant РCl3, et lors d'une chloration supplémentaire - РCl5. Le soufre avec le chlore, lorsqu'il est chauffé, donne S2Cl2, SCl2 et d'autres SnClm. L'arsenic, l'antimoine, le bismuth, le strontium, le tellure interagissent vigoureusement avec le chlore. Un mélange de chlore et d'hydrogène brûle avec une flamme incolore ou jaune-vert pour former du chlorure d'hydrogène (c'est une réaction en chaîne). La température maximale de la flamme hydrogène-chlore est de 2200°C. Les mélanges de chlore avec de l'hydrogène, contenant de 5,8 à 88,5 % de H2, sont explosifs et peuvent exploser sous l'action de la lumière, d'une étincelle électrique, du chauffage, de la présence de certaines substances, comme les oxydes de fer.
Avec l'oxygène, le chlore forme des oxydes : Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, ainsi que des hypochlorites (sels de l'acide hypochloreux), des chlorites, des chlorates et des perchlorates. Tous les composés oxygénés du chlore forment des mélanges explosifs avec des substances facilement oxydables. Les oxydes de chlore sont instables et peuvent exploser spontanément, les hypochlorites se décomposent lentement pendant le stockage, les chlorates et les perchlorates peuvent exploser sous l'influence d'initiateurs. Le chlore dans l'eau est hydrolysé, formant des acides hypochloreux et chlorhydrique : Cl2 + H2O ? HClO + HCl. La solution jaunâtre qui en résulte est souvent appelée eau chlorée. Lors de la chloration de solutions aqueuses d'alcalis à froid, des hypochlorites et des chlorures se forment: 2NaOH + Cl2 \u003d NaClO + NaCl + H2O, et lorsqu'ils sont chauffés - des chlorates. Par chloration de l'hydroxyde de calcium sec, on obtient un agent de blanchiment. Lorsque l'ammoniac réagit avec le chlore, il se forme du trichlorure d'azote. Lors de la chloration des composés organiques, le chlore remplace l'hydrogène ou s'ajoute via des liaisons multiples, formant divers composés contenant du chlore. composés organiques. Le chlore forme des composés interhalogènes avec d'autres halogènes. Les fluorures de chlore ClF, ClF3, ClF3 sont très réactifs ; par exemple, dans une atmosphère ClF3, la laine de verre s'enflamme spontanément. Les composés chlorés avec l'oxygène et le fluor sont connus - les oxyfluorures de chlore : ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 et le perchlorate de fluor FClO4.
Le chlore n'est présent dans la nature que sous forme de composés. Sa teneur moyenne dans la croûte terrestre est de 1,7 10-2 % en poids. La migration de l'eau joue un rôle majeur dans l'histoire du chlore dans la croûte terrestre. Sous forme de Cl-ion, on le trouve dans l'océan mondial (1,93%), les saumures souterraines et les lacs salés. Le nombre de minéraux propres (principalement des chlorures naturels) est de 97, le principal étant l'halite NaCl (sel gemme). Il existe également d'importants gisements de chlorures et de chlorures mixtes de potassium et de magnésium : sylvine KCl, sylvinite (Na,K)Cl, carnalite KCl MgCl2 6H2O, kaïnite KCl MgSO4 3H2O, bischofite MgCl2 6H2O. Dans l'histoire de la Terre, l'apport de HCl contenu dans les gaz volcaniques aux parties supérieures de la croûte terrestre a été d'une grande importance.
Normes de qualité du chlore
Nom de l'index GOST 6718-93Haute qualitéPremière qualitéFraction volumique de chlore, pas moins de %99.899.6Fraction massique d'eau, pas plus de %0.010.04Fraction massique de trichlorure d'azote, pas plus de %0.0020.004Fraction massique de non volatil résidu, pas plus,%0 .0150.10
Stockage et transport du chlore
Le chlore produit par diverses méthodes est stocké dans des "réservoirs" spéciaux ou pompé dans des cylindres en acier cylindriques (volume 10-250 m3) et sphériques (volume 600-2000 m3) sous une pression de vapeurs propres de 18 kgf/cm2. Les volumes de stockage maximum sont de 150 tonnes. Les bouteilles de chlore liquide sous pression ont une couleur spéciale - couleur protectrice. En cas de dépressurisation d'une bouteille de chlore, un dégagement brutal de gaz se produit avec une concentration plusieurs fois supérieure à celle létale. Il convient de noter que lors d'une utilisation à long terme des bouteilles de chlore, du trichlorure d'azote extrêmement explosif s'y accumule et, par conséquent, de temps en temps, les bouteilles de chlore doivent être systématiquement rincées et nettoyées du chlorure d'azote. Le chlore est transporté dans des conteneurs, citernes ferroviaires, bouteilles, qui constituent son stockage temporaire.
2.Application de chlore
Le chlore est principalement consommé par l'industrie chimique pour la production de divers dérivés chlorés organiques utilisés pour obtenir des plastiques, des caoutchoucs synthétiques, des fibres chimiques, des solvants, des insecticides, etc. Actuellement, plus de 60 % de la production mondiale de chlore est utilisée pour la synthèse organique. De plus, le chlore est utilisé pour produire de l'acide chlorhydrique, de l'eau de Javel, des chlorates et d'autres produits. Des quantités importantes de chlore sont utilisées en métallurgie pour la chloration dans le traitement des minerais polymétalliques, l'extraction de l'or des minerais, et il est également utilisé dans l'industrie du raffinage du pétrole, en agriculture, dans la médecine et l'assainissement, pour la neutralisation des eaux potables et usées, dans la pyrotechnie et un certain nombre d'autres domaines de l'économie nationale. Conséquence du développement des usages du chlore, principalement dû au succès de la synthèse organique, la production mondiale de chlore est de plus de 20 millions de tonnes/an.
Les principaux exemples d'application et d'utilisation du chlore dans diverses branches de la science, de l'industrie et des besoins domestiques:
1.dans la production de chlorure de polyvinyle, de composés plastiques, de caoutchouc synthétique, qui sont utilisés pour fabriquer : des isolants pour fils, des profilés de fenêtre, des matériaux d'emballage, des vêtements et des chaussures, des disques de linoléum et de gramophone, des vernis, des équipements et des plastiques en mousse, des jouets, des pièces d'instruments, matériaux de construction. Le chlorure de polyvinyle est produit par la polymérisation du chlorure de vinyle, qui est aujourd'hui le plus souvent préparé à partir d'éthylène dans un procédé équilibré en chlore via un intermédiaire 1,2-dichloroéthane.
CH2=CH2+Cl2=>CH2Cl-CH2ClCl-CH2Cl=> CH2=CHCl+HCl
1)comme agent de blanchiment (bien que ce ne soit pas le chlore lui-même qui "blanchisse", mais l'oxygène atomique, qui se forme lors de la décomposition de l'acide hypochloreux selon la réaction : Cl2 + H2O ? HCl + HClO ? 2HCl + O*).
2)dans la production d'insecticides organochlorés - substances qui tuent les insectes nuisibles aux cultures, mais qui sont sans danger pour les plantes (aldrine, DDT, hexachlorane). L'un des insecticides les plus importants est l'hexachlorocyclohexane (C6H6Cl6).
)utilisé comme agent de guerre chimique, ainsi que pour la production d'autres agents de guerre chimique : gaz moutarde (C4H8Cl2S), phosgène (CCl2O).
)pour la désinfection de l'eau - "chloration". La méthode la plus courante de désinfection de l'eau potable est basée sur la capacité du chlore libre et de ses composés à inhiber les systèmes enzymatiques des micro-organismes qui catalysent les processus redox. Pour la désinfection de l'eau potable, le chlore (Cl2), le dioxyde de chlore (ClO2), la chloramine (NH2Cl) et l'eau de Javel (Ca(Cl)OCl) sont utilisés.
)enregistré dans l'industrie alimentaire comme additif alimentaire E925.
)dans la production chimique de soude caustique (NaOH) (utilisée dans la production de rayonne, dans l'industrie du savon), d'acide chlorhydrique (HCl), d'eau de Javel, de chlorure de potassium (KClO3), de chlorures métalliques, de poisons, de médicaments, d'engrais.
)en métallurgie pour la production de métaux purs : titane, étain, tantale, niobium.
TiO2 + 2C + 2Cl2 => TiCl4 + 2CO ;
TiCl4 + 2Mg => 2MgCl2 + Ti (à Т=850°С)
)comme indicateur des neutrinos solaires dans les détecteurs chlore-argon (L'idée d'un "détecteur de chlore" pour détecter les neutrinos solaires a été proposée par le célèbre physicien soviétique Académicien B. Pontecorvo et mise en œuvre par le physicien américain R. Davis et ses collègues. Après avoir attrapé le noyau neutrino de l'isotope du chlore avec un poids atomique de 37, se transforme en un noyau de l'isotope argon-37, et un électron est formé, qui peut être enregistré.).
De nombreux pays développés s'efforcent de limiter l'utilisation du chlore dans la vie de tous les jours, notamment parce que la combustion des déchets contenant du chlore produit une quantité importante de dioxines (écotoxiques mondiaux au pouvoir mutagène puissant).
3. Méthodes chimiques de production de chlore
Auparavant, la production de chlore par voie chimique selon les méthodes de Weldon et Deacon était très répandue. Dans ces procédés, le chlore était produit par l'oxydation du chlorure d'hydrogène formé comme sous-produit de la production de sulfate de sodium à partir de sel commun par l'action de l'acide sulfurique.
la réaction se déroule lors de l'utilisation de la méthode Weldon :
4HCl + MnO2 => MnCl2 + 2H2O + Cl2
la réaction se déroule lors de l'utilisation de la méthode Deacon :
HCl + O2 => 2H2O + 2Cl2
Dans le procédé Deacon, le chlorure de cuivre a été utilisé comme catalyseur, dont une solution à 50% (parfois avec l'ajout de NaCl) a été imprégnée dans un support céramique poreux. La température de réaction optimale sur un tel catalyseur était habituellement de l'ordre de 430 à 490°. Ce catalyseur est facilement empoisonné par les composés d'arsenic, avec lesquels il forme de l'arséniate de cuivre inactif, ainsi que par le dioxyde et le trioxyde de soufre. La présence de vapeurs d'acide sulfurique même en faible quantité dans le gaz provoque une forte diminution du rendement en chlore par suite de réactions successives :
H2SO4 => SO2 + 1/2O2 + H2O+ С12 + 2Н2O => 2НCl + H2SO4
С12 + Н2O => 1/2O2 + 2НCl
Ainsi, l'acide sulfurique est un catalyseur qui favorise la conversion inverse de Cl2 en HCl. Par conséquent, avant l'oxydation sur un catalyseur au cuivre, le gaz chlorhydrique doit être soigneusement purifié des impuretés qui réduisent le rendement en chlore.
L'installation de Deacon consistait en un réchauffeur de gaz, un filtre à gaz et un appareil de contact d'un boîtier cylindrique en acier, à l'intérieur duquel se trouvaient deux cylindres en céramique disposés concentriquement avec des trous; l'espace annulaire entre eux est rempli d'un catalyseur. Le chlorure d'hydrogène a été oxydé avec de l'air, donc le chlore a été dilué. Un mélange contenant 25 % en volume de HCl et 75 % en volume d'air (~16 % d'O2) a été introduit dans l'appareil de contact, et le gaz sortant de l'appareil contenait environ 8 % de C12, 9 % de HCl, 8 % de vapeur d'eau et 75 % air . Un tel gaz, après lavage avec HCl et séchage avec de l'acide sulfurique, était généralement utilisé pour obtenir de l'eau de Javel.
La restauration du procédé Deacon repose actuellement sur l'oxydation du chlorure d'hydrogène non pas avec de l'air, mais avec de l'oxygène, ce qui permet d'obtenir du chlore concentré à l'aide de catalyseurs très actifs. Le mélange chloro-oxygène résultant est lavé des résidus de HCl successivement avec de l'acide chlorhydrique à 36 % et 20 % et séché avec de l'acide sulfurique. Le chlore est ensuite liquéfié et l'oxygène est réinjecté dans le procédé. La séparation du chlore de l'oxygène s'effectue également en absorbant le chlore sous une pression de 8 atm avec du chlorure de soufre, qui est ensuite régénéré pour obtenir du chlore à 100 % :
Сl2 + S2CI2
Des catalyseurs à basse température sont utilisés, par exemple le dichlorure de cuivre activé avec des sels de métaux de terres rares, ce qui permet de réaliser le procédé même à 100°C et donc d'augmenter fortement le degré de conversion de HCl en Cl2. Sur un catalyseur à l'oxyde de chrome, la combustion de HCl dans l'oxygène est réalisée à 340480°C. L'utilisation d'un catalyseur à partir d'un mélange de V2O5 avec des pyrosulfates de métaux alcalins et des activateurs sur du gel de silice est décrite. Le mécanisme et la cinétique de ce processus ont été étudiés et conditions optimales sa mise en oeuvre, notamment en lit fluidisé.
L'oxydation du chlorure d'hydrogène par l'oxygène est également réalisée à l'aide d'un mélange fondu de FeCl3 + KCl en deux étapes, réalisées dans des réacteurs séparés. Dans le premier réacteur, le chlorure ferrique est oxydé pour former du chlore :
2FeCl3 + 1
Dans le deuxième réacteur, le chlorure ferrique est régénéré à partir d'oxyde de fer avec du chlorure d'hydrogène :
O3 + 6HCI = 2FeCl3 + 3H20
Pour réduire la pression de vapeur du chlorure ferrique, du chlorure de potassium est ajouté. Il est également proposé de réaliser ce procédé dans un appareil, dans lequel la masse de contact, constituée de Fe2O3, KC1 et de chlorure de cuivre, cobalt ou nickel déposé sur un support inerte, se déplace de haut en bas de l'appareil. En haut de l'appareil, il passe une zone de chloration chaude, où Fe2Oz est converti en FeCl3, interagissant avec HCl, qui se trouve dans le flux de gaz allant de bas en haut. Ensuite, la masse de contact descend dans la zone de refroidissement, où le chlore élémentaire se forme sous l'action de l'oxygène, et FeCl3 passe dans Fe2O3. La masse de contact oxydée retourne à nouveau dans la zone de chloration.
Une oxydation indirecte similaire de HCl en Cl2 est réalisée selon le schéma :
2HC1 + MgO = MgCl2 + H2O
Il est proposé de recevoir simultanément le chlore et acide sulfurique, faisant passer à travers un catalyseur au vanadium à 400-600°C un gaz contenant HCl, O2 et un large excès de SO2. Ensuite, H2SO4 et HSO3Cl sont condensés à partir du gaz et SO3 est absorbé par l'acide sulfurique ; le chlore reste dans la phase gazeuse. HSO3Cl est hydrolysé et le HC1 libéré est réinjecté dans le procédé.
Une oxydation encore plus efficace est réalisée par des agents oxydants tels que PbO2, KMnO4, KClO3, K2Cr2O7 :
2KMnO4 + 16HCl => 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2^ +8H2O
Le chlore peut également être obtenu par oxydation des chlorures. Par exemple, lorsque NaCl et SO3 interagissent, des réactions se produisent :
NaCl + 2SO3 = 2NaSO3Cl
NaSO3Cl = Cl2 + SO2 + Na2SO4
La décomposition de NaSO3Cl se produit à 275°C. Un mélange de gaz SO2 et C12 peut être séparé en absorbant le chlore SO2Cl2 ou CCl4 ou en le soumettant à une rectification, ce qui donne un mélange azéotropique contenant 88 mol. % Cl2 et 12 mol. %SO2. Le mélange azéotropique peut être encore séparé en convertissant SO2 en SO2C12 et en séparant l'excès de chlore, et en décomposant SO2Cl2 à 200° en SO2 et Cl2, qui sont ajoutés au mélange envoyé pour rectification.
Le chlore peut être obtenu en oxydant du chlorure ou du chlorure d'hydrogène avec de l'acide nitrique, ainsi que du dioxyde d'azote :
ZHCl + HNO3 => Сl2 + NOCl + 2Н2O
Une autre façon d'obtenir du chlore est la décomposition du chlorure de nitrosyle, qui peut être obtenue par son oxydation :
NOCl + O2 = 2NO2 + Сl2
Aussi, pour obtenir du chlore, il est proposé, par exemple, d'oxyder le NOCl avec de l'acide nitrique à 75 % :
2NOCl + 4HNO3 = Сl2 + 6NO2 + 2Н2O
Un mélange de chlore et de dioxyde d'azote est séparé en convertissant NO2 en acide nitrique faible, qui est ensuite utilisé pour oxyder HCl dans la première étape du procédé pour former Cl2 et NOCl. La principale difficulté dans la mise en oeuvre de ce procédé à l'échelle industrielle est l'élimination de la corrosion. La céramique, le verre, le plomb, le nickel et les plastiques sont utilisés comme matériaux pour les équipements. Selon cette méthode aux USA en 1952-1953. l'usine fonctionnait avec une capacité de 75 tonnes de chlore par jour.
Une méthode cyclique a été mise au point pour la production de chlore par oxydation du chlorure d'hydrogène par l'acide nitrique sans formation de chlorure de nitrosyle selon la réaction :
2НCl + 2HNO3 = Сl2 + 2NO2 + 2Н2O
Le procédé se déroule en phase liquide à 80°C, le rendement en chlore atteint 100%, le NO2 est obtenu sous forme liquide.
Par la suite, ces méthodes ont été complètement remplacées par des méthodes électrochimiques, mais à l'heure actuelle méthodes chimiques la production de chlore est relancée sur une nouvelle base technique. Tous sont basés sur l'oxydation directe ou indirecte de l'HCl (ou des chlorures), l'agent oxydant le plus courant étant l'oxygène atmosphérique.
Électrolyse. Le concept et l'essence du processus
L'électrolyse est un ensemble de processus électrochimiques redox qui se produisent sur les électrodes lors du passage d'un courant électrique constant à travers une masse fondue ou une solution avec des électrodes immergées dedans.
Riz. 4.1. Processus se produisant pendant l'électrolyse. Schéma du bain d'électrolyse : 1 - bain, 2 - électrolyte, 3 - anode, 4 - cathode, 5 - alimentation
Les électrodes peuvent être n'importe quel matériau conducteur d'électricité. Les métaux et alliages sont principalement utilisés, à partir des non-métaux, par exemple, des tiges de graphite (ou de carbone) peuvent servir d'électrodes. Moins fréquemment, des liquides sont utilisés comme électrode. Une électrode chargée positivement est une anode. L'électrode chargée négativement est la cathode. Lors de l'électrolyse, l'anode est oxydée (elle se dissout) et la cathode est réduite. C'est pourquoi l'anode doit être prise de manière à ce que sa dissolution n'affecte pas le processus chimique se produisant dans la solution ou la fusion. Une telle anode est appelée électrode inerte. En tant qu'anode inerte, vous pouvez prendre du graphite (carbone) ou du platine. En tant que cathode, vous pouvez prendre une plaque de métal (elle ne se dissoudra pas). Cuivre, laiton, carbone (ou graphite), zinc, fer, aluminium, acier inoxydable.
Exemples d'électrolyse de masses fondues :
Exemples d'électrolyse de solutions salines :
(Les anions Cl? sont oxydés à l'anode, et non l'oxygène O? II des molécules d'eau, puisque l'électronégativité du chlore est inférieure à celle de l'oxygène, et donc, le chlore dégage plus facilement des électrons que l'oxygène)
L'électrolyse de l'eau est toujours réalisée en présence d'un électrolyte inerte (pour augmenter la conductivité électrique d'un électrolyte très faible - l'eau) :
Selon l'électrolyte inerte, l'électrolyse est réalisée en milieu neutre, acide ou alcalin. Lors du choix d'un électrolyte inerte, il faut tenir compte du fait que les cations métalliques qui sont des agents réducteurs typiques (par exemple, Li +, Cs +, K +, Ca2 +, Na +, Mg2 +, Al3 +) ne sont jamais réduits à la cathode dans une solution aqueuse et l'oxygène O? II des anions d'acide oxo n'est jamais oxydé à l'anode avec un élément à l'état d'oxydation le plus élevé (par exemple, ClO4?, SO42?, NO3?, PO43?, CO32?, SiO44? , MnO4?), l'eau est plutôt oxydée.
L'électrolyse comprend deux processus : la migration de particules réagissant sous l'action d'un champ électrique à la surface de l'électrode et le transfert de charge de particule à électrode ou d'électrode à particule. La migration des ions est déterminée par leur mobilité et leur nombre de transfert. Le processus de transfert de plusieurs charges électriques s'effectue généralement sous la forme d'une séquence de réactions à un électron, c'est-à-dire par étapes, avec formation de particules intermédiaires (ions ou radicaux), qui existent parfois pour quelque temps sur l'électrode dans un état adsorbé.
Les taux de réactions des électrodes dépendent de :
composition électrolytique
concentration d'électrolytes
matériau d'électrode
le potentiel de l'électrode
Température
conditions hydrodynamiques.
La mesure de la vitesse de réaction est la densité de courant. Il s'agit d'un vecteur physique dont le module est déterminé par le rapport de l'intensité du courant (le nombre de charges électriques transférées par unité de temps) dans le conducteur à la zone la Coupe transversale.
Les lois de l'électrolyse de Faraday sont des relations quantitatives basées sur des études électrochimiques et aident à déterminer la masse de produits formés lors de l'électrolyse. Dans leur forme la plus générale, les lois sont formulées comme suit :
)Première loi de Faraday sur l'électrolyse : la masse d'une substance déposée sur une électrode pendant l'électrolyse est directement proportionnelle à la quantité d'électricité transférée à cette électrode. La quantité d'électricité fait référence à la charge électrique, généralement mesurée en coulombs.
2)Deuxième loi de Faraday sur l'électrolyse : pour une quantité donnée d'électricité (charge électrique), la masse élément chimique déposée sur l'électrode est directement proportionnelle à la masse équivalente de l'élément. La masse équivalente d'une substance est sa masse molaire divisée par un nombre entier, en fonction de la réaction chimique à laquelle la substance participe.
Sous forme mathématique, les lois de Faraday peuvent être représentées comme suit :
où m est la masse de la substance déposée sur l'électrode en grammes, est la charge électrique totale qui a traversé la substance, \u003d 96 485,33 (83) C mol ?1 est la constante de Faraday, est la masse molaire de la substance (Par exemple, la masse molaire de l'eau H2O = 18 g / mol), - le nombre de valence des ions d'une substance (le nombre d'électrons par ion).
A noter que M/z est la masse équivalente de la matière déposée.
Pour la première loi de Faraday, M, F et z sont des constantes, donc plus la valeur Q est grande, plus la valeur m est grande.
Pour la deuxième loi de Faraday, Q, F et z sont des constantes, donc plus la valeur de M/z (masse équivalente) est grande, plus la valeur de m est grande.
Dans le cas le plus simple, l'électrolyse à courant continu entraîne :
Dans un cas plus complexe de courant électrique alternatif, la charge totale Q du courant I( ?) est additionné dans le temps ? :
où t est le temps total d'électrolyse.
Dans l'industrie, le processus d'électrolyse est effectué dans des appareils spéciaux - des électrolyseurs.
Production industrielle de chlore
Actuellement, le chlore est principalement produit par électrolyse de solutions aqueuses, à savoir l'une des
Les matières premières pour la production électrolytique de chlore sont principalement des solutions de NaCl obtenues par dissolution de sel solide, ou des saumures naturelles. Il existe trois types de gisements de sel : le sel fossile (environ 99 % des réserves) ; lacs salés avec sédiments de fond de sel d'auto-selle (0,77%); le reste est des divisions souterraines. Les solutions salines, quelle que soit la manière dont elles sont obtenues, contiennent des impuretés qui aggravent le processus d'électrolyse. Les cations calcium Ca2+, Mg2+ et les anions SO42- ont un effet particulièrement défavorable dans l'électrolyse à cathode solide, et les impuretés dans les composés contenant des métaux lourds, tels que le chrome, le vanadium, le germanium et le molybdène, dans l'électrolyse à cathode liquide.
Le sel cristallin pour l'électrolyse du chlore doit avoir la composition suivante (%) : chlorure de sodium non inférieur à 97,5 ; Mg2+ pas plus de 0,05 ; sédiments insolubles pas plus de 0,5 ; Ca2+ pas plus de 0,4 ; K+ pas plus de 0,02 ; SO42 - pas plus de 0,84 ; humidité pas plus de 5 ; mélange métaux lourds(déterminé par le test d'amalgame cm3 H2) pas plus de 0,3. Le nettoyage des saumures est réalisé avec une solution de soude (Na2CO3) et de lait de chaux (suspension d'une suspension de Ca(OH)2 dans l'eau). En plus de la purification chimique, les solutions sont débarrassées des impuretés mécaniques par sédimentation et filtration.
L'électrolyse des solutions de sels communs est réalisée dans des bains à cathode solide en fer (ou en acier) et à diaphragmes et membranes, dans des bains à cathode à mercure liquide. Les électrolyseurs industriels utilisés pour l'équipement des grandes usines de chlore modernes doivent avoir une productivité élevée, une conception simple, être compacts, fonctionner de manière fiable et stable.
L'électrolyse se déroule selon le schéma:
MeCl + H2O => MeOH + Cl2 + H2,
où moi métal alcalin.
Lors de la décomposition électrochimique du sel de table dans les électrolyseurs à électrodes solides, les principaux, réversibles et irréversibles suivants réactions ioniques:
dissociation des molécules de sel et d'eau (va dans l'électrolyte)
NaCl-Na++Cl-
Oxydation des ions chlore (à l'anode)
C1- - 2e- => C12
réduction des ions hydrogène et des molécules d'eau (à la cathode)
H+ - 2e- => H2
H2O - 2e - \u003d\u003e H2 + 2OH-
Association d'ions dans une molécule d'hydroxyde de sodium (dans l'électrolyte)
Na+ + OH- - NaOH
Les produits utiles sont l'hydroxyde de sodium, le chlore et l'hydrogène. Tous sont retirés de l'électrolyseur séparément.
Riz. 5.1. Schéma d'un électrolyseur à membrane
La cavité de la cellule avec une cathode solide (Fig. 3) est divisée par un poreux
Les premiers électrolyseurs industriels fonctionnaient en batch. Les produits d'électrolyse qu'ils contenaient étaient séparés par un diaphragme en ciment. Par la suite, des électrolyseurs ont été créés, dans lesquels des cloisons en forme de cloche servaient à séparer les produits d'électrolyse. À l'étape suivante, des électrolyseurs à diaphragme d'écoulement sont apparus. Dans ceux-ci, le principe du contre-courant était combiné à l'utilisation d'un diaphragme de séparation en carton d'amiante. De plus, une méthode a été découverte pour obtenir un diaphragme à partir de pâte d'amiante, empruntée à la technologie de l'industrie papetière. Cette méthode a permis de développer des conceptions d'électrolyseurs pour une grande charge de courant avec une cathode à doigt compacte non séparable. Pour augmenter la durée de vie d'un diaphragme en amiante, il est proposé d'introduire dans sa composition des matériaux synthétiques sous forme de revêtement ou de liant. Il est également proposé de fabriquer des diaphragmes entièrement à partir de nouveaux matériaux synthétiques. Il est prouvé que ces diaphragmes combinés amiante-synthétique ou synthétiques spécialement fabriqués ont une durée de vie allant jusqu'à 500 jours. Des diaphragmes échangeurs d'ions spéciaux sont également en cours de développement, qui permettent d'obtenir de la soude caustique pure à très faible teneur en chlorure de sodium. L'action de tels diaphragmes repose sur l'utilisation de leurs propriétés sélectives pour le passage de divers ions.
Les points de contact des conducteurs de courant avec les anodes en graphite dans les premières conceptions ont été retirés de la cavité de la cellule. Plus tard, des méthodes ont été développées pour protéger les parties de contact des anodes immergées dans l'électrolyte. En utilisant ces techniques, des électrolyseurs industriels à plus faible alimentation en courant ont été créés, dans lesquels les contacts d'anode sont situés dans la cavité de l'électrolyseur. Ils sont utilisés partout à l'heure actuelle pour la production de chlore et de caustique sur cathode solide.
Un courant de solution saturée de chlorure de sodium (saumure purifiée) s'écoule en continu dans l'espace anodique de la cellule à diaphragme. À la suite du processus électrochimique, du chlore est libéré à l'anode en raison de la décomposition du sel commun et de l'hydrogène est libéré à la cathode en raison de la décomposition de l'eau. Le chlore et l'hydrogène sont éliminés de l'électrolyseur, sans mélange, séparément. Dans ce cas, la zone proche de la cathode est enrichie en soude. La solution de la zone cathodique, appelée liqueur électrolytique, contenant du sel de table non décomposé (environ la moitié de la quantité fournie avec la saumure) et de l'hydroxyde de sodium, est retirée en continu de la cellule électrolytique. À l'étape suivante, la liqueur électrolytique est évaporée et la teneur en NaOH est ajustée à 42-50% conformément à la norme. Le sel de table et le sulfate de sodium précipitent avec une concentration croissante d'hydroxyde de sodium.
La solution de NaOH est décantée des cristaux et transférée en tant que produit fini vers un entrepôt ou une étape de fusion caustique pour obtenir un produit solide. Le sel de table cristallin (sel inverse) est renvoyé à l'électrolyse, en préparant ce que l'on appelle la saumure inverse. De là, afin d'éviter l'accumulation de sulfate dans les solutions, le sulfate est extrait avant de préparer la saumure de retour. La perte de sel de table est compensée par l'ajout de saumure fraîche obtenue par lixiviation souterraine des couches de sel ou par dissolution de sel de table solide. Avant d'être mélangée à la saumure inverse, la saumure fraîche est débarrassée des suspensions mécaniques et d'une partie importante des ions calcium et magnésium. Le chlore résultant est séparé de la vapeur d'eau, comprimé et transféré soit directement aux consommateurs, soit pour liquéfier le chlore. L'hydrogène est séparé de l'eau, comprimé et transféré aux consommateurs.
Les mêmes réactions chimiques ont lieu dans un électrolyseur à membrane que dans un électrolyseur à membrane. Au lieu d'un diaphragme poreux, une membrane cationique est utilisée (Fig. 5).
Riz. 5.2. Schéma d'un électrolyseur à membrane
La membrane empêche la pénétration des ions chlore dans le catholyte (électrolyte dans l'espace cathodique), grâce à quoi la soude caustique peut être obtenue directement dans l'électrolyseur presque sans sel, avec une concentration de 30 à 35 %. Puisqu'il n'est pas nécessaire de séparer le sel, l'évaporation facilite grandement la production de soude caustique commerciale à 50 % avec un investissement et un coût énergétique inférieurs. Étant donné que la concentration de soude caustique dans le procédé à membrane est beaucoup plus élevée, du nickel coûteux est utilisé comme cathode.
Riz. 5.3. Schéma d'un électrolyseur au mercure
La réaction de décomposition totale du sel commun dans les électrolyseurs au mercure est la même que dans les cellules à diaphragme :
NaCl + H2O => NaOH + 1/2Cl2 + 1/2H2
Cependant, il se déroule ici en deux étapes, chacune dans un appareillage distinct : un électrolyseur et un décomposeur. Ils sont structurellement interconnectés et sont appelés un bain électrolytique, et parfois un électrolyseur au mercure.
Lors de la première étape du processus - dans l'électrolyseur - la décomposition électrolytique du sel de table a lieu (sa solution saturée est introduite dans l'électrolyseur) avec la production de chlore à l'anode et d'amalgame de sodium à la cathode de mercure, selon le réaction suivante :
NaCl + nHg => l/2Cl2 + NaHgn
Dans le décomposeur, la deuxième étape du processus a lieu, dans laquelle, sous l'action de l'eau, l'amalgame de sodium passe en hydroxyde de sodium et en mercure :
NaHgn + H2O => NaOH + 1/2H2 + nHg
De tout le sel fourni à l'électrolyseur avec de la saumure, seuls 15 à 20% de la quantité fournie entrent dans la réaction (2), et le reste du sel, avec l'eau, quitte l'électrolyseur sous la forme d'un chloranolyte - une solution de sel de table dans une eau contenant 250-270 kg/m3 de NaCl saturée en chlore. L'« amalgame fort » sortant de l'électrolyseur et l'eau sont amenés au décomposeur.
L'électrolyseur dans toutes les conceptions disponibles est réalisé sous la forme d'une auge en acier longue et relativement étroite, légèrement inclinée, au fond de laquelle une fine couche d'amalgame, qui est la cathode, s'écoule par gravité et l'anolyte sur le dessus. La saumure et l'amalgame faible sont alimentés depuis le bord supérieur surélevé de la cellule à travers la "poche d'entrée".
L'amalgame solide s'écoule de l'extrémité inférieure de la cellule à travers la "poche de sortie". Le chlore et le chloranolyte sortent conjointement par un tuyau de dérivation, également situé à l'extrémité inférieure de la cellule. Les anodes sont suspendues au-dessus de l'ensemble du miroir de flux d'amalgame ou de la cathode à une distance de 3 à 5 mm de la cathode. Le haut de la cellule est recouvert d'un couvercle.
Deux types de décomposeurs sont courants : horizontaux et verticaux. Les premiers sont réalisés sous la forme d'une goulotte inclinée en acier de même longueur que la cellule d'électrolyse. Un flux d'amalgame coule au fond du décomposeur, qui est installé avec une légère inclinaison. Un décomposeur en graphite est plongé dans ce flux. L'eau se déplace dans la direction opposée. À la suite de la décomposition de l'amalgame, l'eau est saturée de caustique. La solution caustique, avec l'hydrogène, sort du décomposeur par un tuyau de dérivation au fond, et l'amalgame pauvre ou le mercure est pompé dans la poche de la cellule.
En plus de l'électrolyseur, du décomposeur, des poches et des canalisations de trop-plein, l'ensemble du bain d'électrolyse comprend une pompe à mercure. Deux types de pompes sont utilisés. Dans les cas où les bains sont équipés d'un décomposeur vertical ou lorsque le décomposeur est installé sous la cellule d'électrolyse, on utilise des pompes centrifuges submersibles de type classique, descendues dans le décomposeur. Dans les bains où le décomposeur est installé à côté de l'électrolyseur, l'amalgame est pompé par une pompe rotative à cône de type original.
Toutes les parties en acier de l'électrolyseur qui entrent en contact avec le chlore ou le chloranolyte sont protégées par un revêtement en caoutchouc vulcanisé de qualité spéciale (gommage). La couche protectrice de caoutchouc n'est pas absolument résistante. Avec le temps, il se chlore, devient cassant et se fissure sous l'action de la température. Périodiquement, la couche protectrice est renouvelée. Toutes les autres parties du bain d'électrolyse : décomposeur, pompe, trop-plein - sont en acier non protégé, car ni l'hydrogène ni une solution caustique ne le corrodent.
Actuellement, les anodes en graphite sont les plus courantes dans une cellule à mercure. Cependant, ils sont remplacés par ORTA.
6.Sécurité dans la production de chlore
et protection de l'environnement
Le danger pour le personnel dans la production de chlore est déterminé par la forte toxicité du chlore et du mercure, la possibilité de formation de mélanges gazeux explosifs de chlore et d'hydrogène, d'hydrogène et d'air dans l'équipement, ainsi que des solutions de trichlorure d'azote dans un liquide chlore, l'utilisation dans la production d'électrolyseurs - appareils qui sont sous un potentiel électrique accru par rapport à la terre, les propriétés de l'alcali caustique produit dans cette production.
L'inhalation d'air contenant 0,1 mg/l de chlore pendant 30 à 60 minutes met la vie en danger. L'inhalation d'air contenant plus de 0,001 mg/l de chlore irrite les voies respiratoires. Concentration maximale admissible (MAC) de chlore dans l'air colonies: moyenne quotidienne 0,03 mg/m3, maximale ponctuelle 0,1 mg/m3, dans l'air de la zone de travail des locaux industriels est de 1 mg/m3, le seuil de perception des odeurs est de 2 mg/m3. À une concentration de 3-6 mg/m3, une odeur distincte est ressentie, une irritation (rougeur) des yeux et des muqueuses du nez se produit, à 15 mg/m3 - irritation du nasopharynx, à 90 mg/m3 - intense crises de toux. L'exposition à 120 - 180 mg/m3 pendant 30 à 60 minutes met la vie en danger, à 300 mg/m3 la mort est possible, une concentration de 2500 mg/m3 entraîne la mort dans les 5 minutes, à une concentration de 3000 mg/m3 la mort survient après quelques respirations. La concentration maximale autorisée de chlore pour le filtrage des masques à gaz industriels et civils est de 2500 mg/m3.
La présence de chlore dans l'air est déterminée par des appareils de reconnaissance chimique : VPKhR, PPKhR, PKhR-MV utilisant des tubes indicateurs IT-44 (couleur rose, seuil de sensibilité 5 mg/m3), IT-45 (couleur orange), aspirateurs AM- 5, AM-0055, AM-0059, NP-3M avec tubes indicateurs pour le chlore, analyseur de gaz universel UG-2 avec une plage de mesure de 0-80 mg/m3, détecteur de gaz "Kolion-701" dans la plage de 0- 20 mg/m3. En espace ouvert - avec les appareils SIP "KORSAR-X". À l'intérieur - avec des appareils SIP "VEGA-M". Pour se protéger contre le chlore en cas de dysfonctionnements ou d'urgences, toutes les personnes présentes dans les ateliers doivent posséder et utiliser en temps opportun des masques à gaz de grades « B » ou « BKF » (sauf pour les ateliers d'électrolyse au mercure), ainsi que des vêtements de protection : tissu ou combinaisons caoutchoutées, bottes et mitaines en caoutchouc. Les boîtes de masques à gaz contre le chlore doivent être peintes en jaune.
Le mercure est plus toxique que le chlore. La concentration maximale admissible de ses vapeurs dans l'air est de 0,00001 mg/l. Il affecte le corps humain lorsqu'il est inhalé et lorsqu'il entre en contact avec la peau, ainsi qu'en contact avec des objets amalgamés. Ses vapeurs et éclaboussures sont adsorbées (absorbées) par les vêtements, la peau, les dents. Dans le même temps, le mercure s'évapore facilement à une température ; disponible dans l'atelier d'électrolyse, et la concentration de ses vapeurs dans l'air est bien supérieure au maximum autorisé. Par conséquent, les ateliers d'électrolyse à cathode liquide sont équipés d'une ventilation puissante qui, en fonctionnement normal, assure un niveau acceptable de concentration de vapeur de mercure dans l'atmosphère de l'atelier. Cependant, cela ne suffit pas pour un fonctionnement sûr. Il faut aussi respecter la discipline dite du mercure : suivre les règles de manipulation du mercure. Après eux, avant de commencer le travail, le personnel passe par la salle d'inspection sanitaire, dans la section propre de laquelle il laisse ses vêtements de maison et enfile du linge fraîchement lavé, qui est un vêtement de travail. À la fin du quart de travail, les combinaisons et le linge sale sont laissés dans la section sale du poste de contrôle sanitaire, tandis que les travailleurs prennent une douche, se brossent les dents et enfilent des articles ménagers dans la section propre du poste de contrôle sanitaire.
Dans les ateliers qui travaillent avec du chlore et du mercure, vous devez utiliser un masque à gaz de marque G (la boîte du masque à gaz est peinte en noir et jaune) et des gants en caoutchouc., Les règles de "discipline du mercure" prévoient que le travail avec du mercure et des surfaces amalgamées ne doit sous une couche d'eau; le mercure renversé doit être immédiatement évacué dans le drain, où se trouvent des pièges à mercure.
Les émissions de chlore et de vapeur de mercure dans l'atmosphère, les rejets de sels de mercure et de gouttelettes de mercure, les composés contenant du chlore actif dans les eaux usées et l'empoisonnement des sols par les boues de mercure constituent un danger pour l'environnement. Le chlore pénètre dans l'atmosphère lors d'accidents, avec les émissions de ventilation et les gaz d'échappement de divers appareils. La vapeur de mercure est réalisée avec l'air des systèmes de ventilation. La norme de teneur en chlore dans l'air lorsqu'il est rejeté dans l'atmosphère est de 0,03 mg/m3. Cette concentration peut être atteinte si un lavage alcalin multi-étapes des gaz de dégagement est utilisé. La norme de teneur en mercure dans l'air lorsqu'elle est émise dans l'atmosphère est de 0,0003 mg/m3, et dans les eaux usées lorsqu'elle est rejetée dans les masses d'eau est de 4 mg/m3.
Neutralisez le chlore avec les solutions suivantes :
lait de chaux, pour lequel 1 partie en poids de chaux éteinte est versée dans 3 parties d'eau, bien mélangée, puis le mortier de chaux est égoutté par le haut (par exemple, 10 kg de chaux éteinte + 30 litres d'eau);
Solution aqueuse de carbonate de soude à 5 %, pour laquelle 2 parties en poids de carbonate de soude sont dissoutes sous agitation avec 18 parties d'eau (par exemple, 5 kg de carbonate de soude + 95 litres d'eau) ;
Solution aqueuse de soude caustique à 5 %, pour laquelle 2 parties en poids de soude caustique sont dissoutes sous agitation avec 18 parties d'eau (par exemple, 5 kg de soude caustique + 95 litres d'eau).
En cas de fuite de chlore gazeux, de l'eau est pulvérisée pour éteindre les vapeurs. Le taux de consommation d'eau n'est pas standardisé.
En cas de déversement de chlore liquide, le site du déversement est clôturé par un rempart en terre, rempli de lait de chaux, d'une solution de carbonate de soude, de soude caustique ou d'eau. Pour neutraliser 1 tonne de chlore liquide, 0,6 à 0,9 tonne d'eau ou 0,5 à 0,8 tonne de solutions sont nécessaires. Pour neutraliser 1 tonne de chlore liquide, 22 à 25 tonnes de solutions ou 333 à 500 tonnes d'eau sont nécessaires.
Pour pulvériser de l'eau ou des solutions, des camions d'arrosage et de pompiers, des stations d'auto-embouteillage (AC, PM-130, ARS-14, ARS-15), ainsi que des bouches d'incendie et des systèmes spéciaux disponibles dans les installations chimiquement dangereuses sont utilisés.
Conclusion
Les volumes de chlore produits par les méthodes de laboratoire étant négligeables par rapport à la demande toujours croissante de ce produit, il est nécessaire de procéder à analyse comparative n'a pas de sens.
Parmi les méthodes de production électrochimique, la plus simple et la plus pratique est l'électrolyse avec une cathode liquide (mercure), mais cette méthode n'est pas sans inconvénients. Il cause des dommages environnementaux importants par évaporation et fuite de mercure métallique et de chlore gazeux.
Les électrolyseurs à cathode solide éliminent le risque de pollution de l'environnement par le mercure. Lors du choix entre les électrolyseurs à membrane et à membrane pour les nouvelles installations de production, ces derniers sont préférés car ils sont plus économiques et fournissent un produit final de meilleure qualité.
Bibliographie
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Sources Internet
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