Chlor-Alkali-Elektrolyse

Ein Vortrag von Florian SachsWerner-von-Siemens-Gymnasium Magdeburg

Vortrag am 28.05.2008Fach: Chemie

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Gliederung

1 Einleitung2 Reaktionen3 Verfahren3.1 Diaphragmaverfahren3.2 Amalgamverfahren3.3 Membranverfahren4 Verwendung5 Fazit6 Quellen

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1 Einleitung

• großtechnische Herstellung von Cl, H2 und NaOh

• Steinsalz wird in Wasser gelöst• Endotherme Reaktion Zuführung

elektrischen Stroms

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2 Reaktionen

KathodeDissoziation des Wassers:

4 H2O → 2 H3O+ + 2 OH-

Kathodenreaktion:2 H3O+ + 2 e- → H2 + 2 H2O

Gesamtreaktion (Kathode):2 H2O + 2 e- → H2 + 2 OH-

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AnodeDissoziation des Salzes:

2 NaCl → 2 Na+ + 2 Cl-

Anodenreaktion:2 Cl- → Cl2 + 2 e-

Gesamtreaktion (Anode):2 NaCl → 2 Na+ + Cl2 + 2 e-

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Kathode: 2 H2O + 2 e- → H2 + 2 OH-

Anode: 2 NaCl → 2 Na+ + Cl2 + 2 e-

Gesamtreaktion2 NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + Cl2 + H2

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3 Verfahren

• Cl2 und OH- dürfen nicht reagierenChlorid/Hypochlorit-Gemisch

Cl2 + 2 OH- → Cl- + OCl- + H2O• Chlorgas und Wasserstoff dürfen nicht

vermischt werden Chlorknallgas3 Verfahren erfüllen diese Voraussetzungen

• Reinigung der Sole notwendig, sonst Verstopfung

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3.1 Diaphragmaverfahren

Bestandteile:• Zellentrog• Eisenkathode

• Graphit-/Titananode• Diaphragma

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Vorteile:• niedrigerer Energieaufwand• keine Umweltbelastung• Bildung von Hypochloriten

oder Chloraten Nachteile:• durch Natriumchlorid verunreinigte Natronlauge• Gesundheitsrisiken, wenn Diaphragma aus Asbest

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3.2 Amalgamverfahren

Bestandteile:• Geneigter Zellentrog• fließende Hg-Kathode

• Graphit-/Titananode• Diaphragma

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Vorteile:• NaOH und NaCl-Lösung getrennt reine und hoch

konzentrierte Natronlauge• Strickte Trennung zwischen Cl- und H2-EntstehungNachteile:• Hg und Hg-Verbindungen sind sehr giftig

aufwändige Reinigung der Elektrolytabwässer und der Elektrolyseanlagen

• Hoher Strombedarf

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3.3 Membranverfahren

Bestandteile:• Zellentrog• Eisenkathode• Titananode• Membran

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Vorteile:• umweltfreundlich und nicht gesundheitsschädlich• reine Endprodukte• 20 % energiesparender als Diaphragmaverfahren

Nachteile:• Membranen empfindlich gegen Erdalkalimetallionen• Kostenintensiv• Instabile Membran

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4 Verwendung

Chlor (Cl2) Wasserstoff (H2) Natronlauge (NaOH)

Insektizide Kühlmittel Seifenherstellung

Farbstoffe Fetthärtung (Margarine) Reinigungsmittel

Treibgase für Sprays, Feuerlöschern, Kältemitteln

Energieträger beim Schweißen, als Raketentreibstoff

Aluminiumerzeugung

Desinfektion Ammoniakherstellung Papiererzeugung

Bleichen von Papier, Zellst. und Textilien

Traggas in Ballons und Luftschiffen

Abbeizen von Holz

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5 Fazit

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6 Quellen

Computerprogramme:• Der Brockhaus Multimedial 2005• Microsoft Encarta Enzyklopädie

Professional 2005• Microsoft Encarta Enzyklopädie Standard

2007

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Internet:• http://www.wikipedia.org; Stand: 16.05.2008• https://www.fh-muenster.de; Stand:

16.05.2008• http://www.cac-chem.de; Stand: 16.05.2008• http://www.klassenarbeiten.de; Stand:

16.05.2008• http://www.seilnacht.com; Stand: 16.05.2008

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Ich bedanke mich für Eure Aufmerksamkeit und stehe Euch nun für Fragen zur Verfügung.

Präsentation verfügbar unter:http://www.florian-sachs.de