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Chlor-Alkali-Elektrolyse
Ein Vortrag von Florian SachsWerner-von-Siemens-Gymnasium Magdeburg
Vortrag am 28.05.2008Fach: Chemie
28.05.2008 Florian Sachs 2
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