Šajā sadaļā aplūkotas hlora īpašības, izmantošana, tā ietekme uz cilvēka organismu, uzvedība atmosfērā, kad tas izdalās, kaitīgā ietekme un bīstamo vielu klasifikācija, hlora uzvedība atkarībā no uzglabāšanas metodes, apskatīti negadījumu piemēri ūdens attīrīšanas iekārtās. .
1.3.1. Hlors kā pārsteigums, tā īpašības un pielietojums
Hlors tagad ir zaudējis savu nozīmi kā toksiska viela, taču to ļoti plaši izmanto dažādās nozarēs. Savu toksisko īpašību dēļ hlors ir klasificēts kā avārijas ķīmiskā viela (HAS). Bīstamās vielas - ķīmiskas vielas vai savienojumi, kas, izšļakstīti vai izplūstot no konteinera vidē, var radīt masveida ievainojumus cilvēkiem un dzīvniekiem, gaisa, augsnes, ūdens, augu un dažādu materiālo vērtību piesārņojumu virs pieļaujamās vērtības. Paplašinoties ražošanai, katru gadu šādu bīstamu vielu kļūst arvien vairāk. Līdz šim RSChS sistēmā bīstamo vielu sarakstā ir iekļautas vairāk nekā 34 vielas.
Saskaņā ar klīnisko klasifikāciju hlors ir pirmās grupas bīstama viela - viela, kurai ir pārsvarā asfiksējoša iedarbība ar izteiktu cauterizing efektu.
Fizikāli ķīmiskās īpašības. Hlors ir zaļgani dzeltena gāze ar asu, smacējošu smaku. Tas slikti šķīst ūdenī, bet šķīst dažos organiskos šķīdinātājos. Praktiskos apstākļos hlora šķīdība ūdenī ir nenozīmīga un ir 3 kg uz 1 tonnu ūdens. Normālā spiedienā tas sašķidrinās -34°C temperatūrā, veidojot eļļainu dzeltenīgi zaļas krāsas šķidrumu, kas sacietē pie mīnus 101°C. Cietais hlors ir gaiši dzelteni kristāli. Zem spiediena hlors sašķidrinās pat normālā temperatūrā. Sašķidrinātā hlora viršanas temperatūra ir –34,1°C, tāpēc arī ziemā hlors ir gāzveida stāvoklī. Iztvaikojot, tā ar ūdens tvaikiem veido baltu miglu. Viens kilograms šķidrā hlora rada 0,315 m 3 gāzes. To labi adsorbē aktīvā ogle. Ķīmiski ļoti aktīvs. 
Hlora aizdegšanās un sprādziena bīstamība. Neuzliesmojošs, bet viegli uzliesmojošs, veicina daudzu organisko vielu sadegšanu. Sprādzienbīstams, ja to sajauc ar ūdeņradi. Kad tvertne tiek uzkarsēta, tā eksplodē.
Hlora ietekme uz ķermeni. Pēc fizioloģiskās iedarbības uz organismu hlors pieder pie vielu grupas ar smacējošu iedarbību. Saskares brīdī tam ir spēcīga kairinoša iedarbība uz elpceļu un acu gļotādu. Bojājuma pazīmes parādās uzreiz pēc iedarbības, tāpēc hlors ir ātras darbības bīstama viela. Iekļūstot dziļajos elpceļos, hlors iznīcina plaušu audus, izraisot plaušu tūsku. Atkarībā no hlora koncentrācijas (toksodozes) saindēšanās smagums var atšķirties. Iedarbojoties ar hlora iedarbību pat nelielā koncentrācijā, tiek novērots acu konjunktīvas, mīksto aukslēju un rīkles apsārtums, kā arī bronhīts, viegls elpas trūkums, aizsmakums un spiedoša sajūta krūtīs. Uzturēšanās atmosfērā, kas satur hloru koncentrācijā 1,5–2 g/m 3, pavada sāpes augšējos elpceļos, dedzināšana un sāpes aiz krūšu kaula (spēcīgas saspiešanas sajūta krūtīs), dedzināšana un sāpes acis, asarošana, sāpīgs sauss klepus. Pēc 2–4 stundām parādās plaušu tūskas pazīmes. Pastiprinās elpas trūkums, paātrinās pulss un sākas putojošu dzeltenīgu vai sarkanīgu krēpu izdalīšanās. Pakļaušana lielai hlora koncentrācijai 10–15 minūtes var izraisīt ķīmiskus plaušu apdegumus un nāvi. Ja hloru ieelpo ļoti lielā koncentrācijā, nāve iestājas dažu minūšu laikā elpošanas centra paralīzes dēļ. Pret hloru nav antidota. Maksimāli pieļaujamā hlora koncentrācija ražošanas telpu darba zonas gaisā ir 1 mg/m3, bet cilvēks sāk just hloru atmosfēras gaisā, kad koncentrācija pārsniedz 3 mg/m3. Līdz ar to, ja jūtat asu, smacējošu hlora smaku, tad strādāt bez aizsarglīdzekļiem jau ir bīstami. Aptuveni 10 mg/m3 koncentrācijā rodas kairinošs efekts. 100–200 mg/m 3 hlora iedarbība 30–60 minūtes ir dzīvībai bīstama. Maksimāli pieļaujamā hlora koncentrācija apdzīvotu vietu atmosfēras gaisā ir: vidēji diennaktī 0,03 mg/m 3 ; maksimālā vienreizēja deva 0,1 mg/m3. 
Hlora bojājumu pazīmes. Smaga dedzināšana, sāpes acīs; asarošana; ātra elpošana; sāpīgs sauss klepus; spēcīgs uztraukums; bailes; smagos gadījumos elpošanas apstāšanās. Ja ir noplūdis vai izlijis hlors, nepieskarieties izlijušajai vielai, jo noplūdē palikušais hlors atdziest līdz -34°C temperatūrai.
Lietošana. To plaši izmanto audumu un papīra masas balināšanai, plastmasas, gumijas, pesticīdu, dihloretāna ražošanā, krāsainajā metalurģijā, kā arī komunālajos pakalpojumos ūdens dezinfekcijai. Hloru uzglabā un transportē uz patēriņa vietām tikai sašķidrinātā veidā. Visizplatītākā šķidrā hlora uzglabāšanas un transportēšanas metode ir uzglabāšana zem spiediena, kas atbilst piesātināta hlora tvaiku spiedienam apkārtējās vides temperatūrā. To parasti uzglabā cilindriskās (10–250 m3) un sfēriskās (600–2000 m3) tvertnēs sašķidrinātā stāvoklī ar savu tvaika spiedienu, kura vērtība ir atkarīga no šķidrā hlora temperatūras. 25°C temperatūrā tas ir 8 kgf/cm2, bet 60°C temperatūrā – 18 kgf/cm2. Sašķidrinātais hlors tiek transportēts dzelzceļa cisternās, konteineros un balonos, kas var kalpot arī kā pagaidu uzglabāšanas telpas.
Uzvedība atmosfērā. Kad tvertne tiek iznīcināta, notiek strauja (atkarībā no spiediena) hlora iztvaikošana. Tūlītēji iztvaicētā hlora īpatsvars ir atkarīgs no uzglabātā šķidrā hlora temperatūras. Jo augstāka ir tā temperatūra, jo lielāks ir hlora īpatsvars, kas avārijas izlaišanas laikā gandrīz uzreiz iztvaiko (20% 20°C un 30% 40°C). Šajā gadījumā veidojas tā sauktais primārais mākonis, kura koncentrācija ievērojami pārsniedz letālo koncentrāciju. Primārā hlora mākoņa kaitīgās iedarbības ilgums nelielos attālumos no avārijas vietas būs no vairākiem desmitiem sekunžu līdz vairākām minūtēm. Sekundārais mākonis, kas veidojas hlora iztvaikošanas laikā no iepildīšanas zonas, raksturojas ar to, ka šīs vielas koncentrācija tajā ir par 2–3 kārtām zemāka nekā primārajā mākonī. Tomēr darbības ilgums šajā hlora mākonī ir daudz ilgāks, un to nosaka izlijušā šķidruma iztvaikošanas laiks. Iztvaikošana notiek pannas vai pamatnes virsmas, kā arī apkārtējā gaisa karstuma dēļ. Iztvaikošanas laiks ir atkarīgs no vielas daudzuma, noplūdes veida: pannā vai brīvi (uzbērumā) un no meteoroloģiskajiem apstākļiem. Iztvaikošana var ilgt vairākas stundas vai pat dienas. Hlora gāze ir 2,5 reizes smagāka par gaisu, tāpēc hlora mākonis virzās vēja virzienā tuvu zemei. Piemīt laba iekļūšanas spēja necaurlaidīgās konstrukcijās. Tas var uzkrāties zemās vietās, māju pagrabos, akās, tuneļos un aizsargkonstrukcijās, kas nav aprīkotas ar ķīmisko aizsardzību. Par infekcijas zonas ārējo robežu tiek uzskatīta vidējā toksodozes sliekšņa līnija, kas izraisa sākotnējos bojājuma simptomus (0,6). 
Rūpnieciskā mērogā hloru iegūst kopā ar nātrija hidroksīdu un ūdeņradi, elektrolīzes ceļā no galda sāls šķīduma:
2NaCl + 2H 2O → H2 + Cl2 + 2NaOH
Anods: 2Cl - - 2е - → Cl 2 0
Katods: 2H 2O + 2e - → H2 + 2OH -
Ūdens attīrīšanas iekārtās hlors tiek uzglabāts īpašās “tvertnēs” vai iesūknēts augstspiediena tērauda balonos. Cilindriem ar šķidru hloru zem spiediena ir īpaša krāsa - purva krāsa. Jāņem vērā, ka, ilgstoši lietojot hlora balonus, tajos uzkrājas ārkārtīgi sprādzienbīstams slāpekļa trihlorīds, un tāpēc ik pa laikam hlora baloniem jāveic kārtējā mazgāšana un slāpekļa hlorīda tīrīšana.
Maksimāli pieļaujamās hlora koncentrācijas atmosfēras gaisā ir šādas: vidēji dienā - 0,03 mg/m³; maksimālais vienreizējs - 0,1 mg/m³; rūpniecības uzņēmuma darba telpās - 1 mg/m³.
D.I. Mendeļejeva periodiskās tabulas VII apakšgrupas elements. Ārējā līmenī ir 7 elektroni, tāpēc, mijiedarbojoties ar reducētājiem, hlors parāda savas oksidējošās īpašības, piesaistot sev metāla elektronu.
Hlora fizikālās īpašības.
Hlors ir dzeltena gāze. Ir asa smaka.
Hlora ķīmiskās īpašības.
Bezmaksas hlorsļoti aktīva. Tas reaģē ar visām vienkāršajām vielām, izņemot skābekli, slāpekli un cēlgāzes:
Si + 2 Cl 2 = SiCl 4 + J.
Mijiedarbojoties ar ūdeņradi istabas temperatūrā reakcijas praktiski nenotiek, bet, tiklīdz apgaismojums darbojas kā ārēja ietekme, notiek ķēdes reakcija, kas ir atradusi savu pielietojumu organiskajā ķīmijā.
Sildot, hlors spēj izspiest jodu vai bromu no skābēm:
Cl 2 + 2 HBr = 2 HCl + Br 2 .
Hlors reaģē ar ūdeni, daļēji izšķīdinot tajā. Šo maisījumu sauc par hlora ūdeni.
Reaģē ar sārmiem:
Cl 2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H 2 O (auksts),
Cl 2 + 6KOH = 5KCl + KClO 3 + 3 H 2 O (karstums).
Hlora iegūšana.
1. Nātrija hlorīda kausējuma elektrolīze, kas notiek saskaņā ar šādu shēmu:
2. Laboratorijas metode hlora iegūšanai:
MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O.
To plaši izmanto rūpniecībā, lauksaimniecībā, medicīnas un mājsaimniecības vajadzībām. Ikgadējā hlora produkcija pasaulē ir 55,5 miljoni tonnu: šīs vielas tik plašā izplatības dēļ ar tās noplūdi saistīti negadījumi notiek diezgan bieži (tās notiek gan rūpnieciskajos objektos, gan hlora transportēšanas laikā).
Bieži tiek bojāts ne tikai rūpnieciskais objekts, bet arī teritorijas ārpus tās (sakarā ar hlora fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām: tas ir 2,5 reizes smagāks par gaisu, tāpēc uzkrājas zemienēs, ūdens avoti tiek pakļauti piesārņojumam, jo hlors ir ļoti šķīst ūdenī).
Tāpēc mūsdienās īpaši aktuālas ir zināšanas par saimnieciskajām iekārtām, kurās ražo vai izmanto hloru, saindēšanās ar hloru simptomiem, pirmās palīdzības sniegšanas prasmēm, kā arī zināšanas par piesārņotajā teritorijā lietojamiem IAL.
Pirms pārbaudīt hloru kā bīstamu vielu, identificēt saindēšanās simptomus ar šo ķīmisko vielu un noteikt, kas ir pirmsmedicīniskā un pirmā palīdzība, ir jāiepazīstas ar tā vispārīgajām īpašībām un lietošanas jomām.
Hlors (no grieķu valodas - “zaļš”). Ķīmiskā formula – Cl2 (molekulmasa – 70,91). Savienojumu ar hloru (ūdeņraža hlorīda gāzi) pirmo reizi sagatavoja D. Prīstlijs 1772. gadā. Hloru “tīrā veidā” divus gadus vēlāk ieguva K. V. Šēle.
Šķidrā hlora blīvums ir 1560 kg/m3. Tas ir nedegošs un reaģējošs: gaismā paaugstinātā temperatūrā (piemēram, ugunsgrēka gadījumā) tas mijiedarbojas ar ūdeņradi (eksplozija), kā rezultātā var veidoties bīstamāka gāze - fosgēns.
Hloru izmanto daudzās rūpniecības, zinātnes jomās un bieži vien arī ikdienas dzīvē. Mēs uzskaitām hlora izmantošanas jomas rūpniecībā:
– to izmanto polivinilhlorīda, sintētiskā kaučuka, plastmasas savienojumu ražošanā (šos materiālus izmanto linoleja, apģērbu, apavu, stiepļu izolācijas u.c. ražošanā);
– celulozes un papīra rūpniecībā hloru izmanto papīra un kartona balināšanai (to izmanto arī audumu balināšanai);
– iesaistīts hlororganisko insekticīdu ražošanā (šīs vielas, kas iznīcina kultūraugiem kaitīgos kukaiņus, izmanto lauksaimniecībā);
– to izmanto dzeramā ūdens dezinfekcijas (“hlorēšanas”) un notekūdeņu attīrīšanas procesā;
– plaši izmanto bertoleta sāls, medikamentu, balinātāju, indes, sālsskābes, metālu hlorīdu ķīmiskajā ražošanā;
– metalurģijā izmanto tīru metālu ražošanai;
– šo vielu izmanto kā saules neitrīno indikatoru.
Hloru uzglabā cilindriskās (10...250 m3) un sfēriskās (600...2000 m3) tvertnēs zem sava tvaika spiediena (līdz 1,8 MPa). Normālā temperatūrā tas sašķidrinās zem spiediena. Transportē konteineros, cilindros, cisternās, kas darbojas kā pagaidu uzglabāšanas telpas.
KRIEVIJAS FEDERĀCIJAS Izglītības un zinātnes ministrija
Federālā valsts budžeta augstākās profesionālās izglītības iestāde
IVANOVSKAS VALSTS ĶĪMISKI TEHNOLOĢISKĀ UNIVERSITĀTE
TP un MET departaments
Eseja
Hlors: īpašības, pielietojums, ražošana
Vadītājs: Efremovs A.M.
Ivanova 2015
Ievads
Vispārīga informācija par hloru
Hlora lietošana
Ķīmiskās metodes hlora iegūšanai
Elektrolīze. Procesa jēdziens un būtība
Hlora rūpnieciskā ražošana
Drošības pasākumi hlora ražošanā un vides aizsardzībā
Secinājums
Ievads
hlora ķīmiskā elementa elektrolīze
Tā kā hlors tiek plaši izmantots dažādās zinātnes jomās, rūpniecībā, medicīnā un sadzīvē, pieprasījums pēc tā pēdējā laikā ir katastrofāli pieaudzis. Ir daudzas metodes hlora iegūšanai, izmantojot laboratorijas un rūpnieciskās metodes, taču tām visām ir vairāk trūkumu nekā priekšrocību. Hlora iegūšana, piemēram, no sālsskābes, kas ir daudzu ķīmijas un citu nozaru blakusprodukts un atkritumi, vai sāls atradnēs iegūtā galda sāls ir diezgan energoietilpīgs process, kas ir kaitīgs no vides viedokļa un ļoti bīstami dzīvībai un veselībai.
Šobrīd ļoti aktuāla ir problēma izstrādāt hlora ražošanas tehnoloģiju, kas novērstu visus iepriekš minētos trūkumus un arī ar augstu hlora iznākumu.
.Vispārīga informācija par hloru
Hloru 1774. gadā pirmo reizi ieguva K. Šēle, reaģējot sālsskābei ar piroluzītu MnO2. Taču tikai 1810. gadā G. Deivijs konstatēja, ka hlors ir elements, un nosauca to par hloru (no grieķu hloros — dzeltenzaļš). 1813. gadā J. L. Gay-Lussac ierosināja šim elementam nosaukumu “Hlors”.
Hlors ir D.I.Mendeļejeva elementu periodiskās tabulas VII grupas elements. Molekulmasa 70,906, atommasa 35,453, atomu skaits 17, pieder halogēnu saimei. Normālos apstākļos brīvais hlors, kas sastāv no diatomiskām molekulām, ir zaļgani dzeltena, neuzliesmojoša gāze ar raksturīgu asu un kairinošu smaržu. Tas ir indīgs un izraisa nosmakšanu. Saspiesta hlora gāze atmosfēras spiedienā pārvēršas dzintara krāsā pie -34,05 °C, sacietē pie -101,6 °C un 1 atm spiedienā. Parasti hlors ir 75,53% 35Cl un 24,47% 37Cl maisījums. Normālos apstākļos hlora gāzes blīvums ir 3,214 kg/m3, tas ir, tas ir aptuveni 2,5 reizes smagāks par gaisu.
Ķīmiski hlors ir ļoti aktīvs, tieši savienojas ar gandrīz visiem metāliem (ar dažiem tikai mitruma klātbūtnē vai karsējot) un ar nemetāliem (izņemot oglekli, slāpekli, skābekli, inertās gāzes), veidojot atbilstošos hlorīdus, reaģē ar daudzus savienojumus, aizvieto ūdeņradi piesātinātajos ogļūdeņražos un savienojas ar nepiesātinātajiem savienojumiem. Tas ir saistīts ar plašu pielietojumu klāstu. Hlors izspiež bromu un jodu no to savienojumiem ar ūdeņradi un metāliem. Sārmu metāli mitruma pēdu klātbūtnē reaģē ar hloru ar aizdegšanos; lielākā daļa metālu reaģē ar sausu hloru tikai karsējot. Tērauds, kā arī daži metāli ir izturīgi pret sausā hlora atmosfēru zemā temperatūrā, tāpēc tos izmanto sausā hlora iekārtu un uzglabāšanas telpu ražošanai. Fosfors aizdegas hlora atmosfērā, veidojot PCl3, bet tālāk hlorējot - PCl5. Sērs ar hloru karsējot rada S2Cl2, SCl2 un citus SnClm. Arsēns, antimons, bismuts, stroncijs, telūrs enerģiski reaģē ar hloru. Hlora un ūdeņraža maisījums sadedzina ar bezkrāsainu vai dzeltenzaļu liesmu, veidojot hlorūdeņradi (tā ir ķēdes reakcija). Maksimālā ūdeņraža-hlora liesmas temperatūra ir 2200°C. Hlora un ūdeņraža maisījumi, kas satur no 5,8 līdz 88,5% H2, ir sprādzienbīstami un var eksplodēt no gaismas, elektriskās dzirksteles, siltuma vai noteiktu vielu, piemēram, dzelzs oksīdu, klātbūtnes.
Ar skābekli hlors veido oksīdus: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, kā arī hipohlorītus (hipohlorskābes sāļus), hlorītus, hlorātus un perhlorātus. Visi hlora skābekļa savienojumi veido sprādzienbīstamus maisījumus ar viegli oksidējamām vielām. Hlora oksīdi ir nestabili un var spontāni eksplodēt; glabāšanas laikā hipohlorīti lēnām sadalās; hlorāti un perhlorāti var eksplodēt iniciatoru ietekmē. Hlors ūdenī hidrolizējas, veidojot hipohlorskābes un sālsskābes: Cl2 + H2O? HClO + HCl. Iegūto dzeltenīgo šķīdumu bieži sauc par hlora ūdeni. Hlorējot sārmu ūdens šķīdumus aukstumā, veidojas hipohlorīti un hlorīdi: 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O, karsējot veidojas hlorāti. Sausā kalcija hidroksīda hlorēšana rada balinātāju. Kad amonjaks reaģē ar hloru, veidojas slāpekļa trihlorīds. Hlorējot organiskos savienojumus, hlors vai nu aizstāj ūdeņradi, vai savienojas ar vairākām saitēm, veidojot dažādus hloru saturošus organiskos savienojumus. Hlors veido starphalogēnu savienojumus ar citiem halogēniem. Hlora fluorīdi ClF, ClF3, ClF3 ir ļoti reaģējoši; piemēram, ClF3 atmosfērā stikla vate spontāni aizdegas. Zināmi hlora savienojumi ar skābekli un fluoru ir hlora oksifluorīdi: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 un fluora perhlorāts FClO4.
Hlors dabā sastopams tikai savienojumu veidā. Tās vidējais saturs zemes garozā ir 1,7·10-2% pēc masas. Ūdens migrācijai ir liela nozīme hlora vēsturē zemes garozā. Clion veidā tas ir atrodams Pasaules okeānā (1,93%), pazemes sālījumos un sālsezeros. Savu minerālu (galvenokārt dabisko hlorīdu) skaits ir 97, no kuriem galvenais ir halīts NaCl (akmens sāls). Zināmas arī lielas kālija un magnija hlorīdu un jaukto hlorīdu atradnes: silvinīts KCl, silvinīts (Na,K)Cl, karnalīts KCl MgCl2 6H2O, kainīts KCl MgSO4 3H2O, bišofīts MgCl2 6H2O. Zemes vēsturē liela nozīme bija vulkāniskās gāzēs esošā HCl piegādei zemes garozas augšdaļās.
Hlora kvalitātes standarti
Indikatora nosaukums GOST 6718-93 Augstākā pakāpe Pirmā šķira Hlora tilpuma daļa, ne mazāk kā, % 99.899.6 Ūdens masas daļa, ne vairāk kā % 0.010.04 Slāpekļa trihlorīda masas daļa, ne vairāk kā % 0.0020.004 Masa negaistošā atlikuma frakcija, ne vairāk kā %0 ,0150,10
Hlora uzglabāšana un transportēšana
Hlors, kas ražots ar dažādām metodēm, tiek uzglabāts īpašās “tvertnēs” vai iesūknēts tērauda cilindriskos (tilpums 10-250 m3) un sfēriskos (tilpums 600-2000 m3) cilindros ar paša tvaika spiedienu 18 kgf/cm2. Maksimālais uzglabāšanas apjoms ir 150 tonnas. Baloniem ar šķidro hloru zem spiediena ir īpaša krāsa - aizsargkrāsa. Ja hlora balonā pazeminās spiediens, notiek pēkšņa gāzes izdalīšanās, kuras koncentrācija vairākas reizes pārsniedz letālo koncentrāciju. Jāņem vērā, ka, ilgstoši lietojot hlora balonus, tajos uzkrājas ārkārtīgi sprādzienbīstams slāpekļa trihlorīds, un tāpēc ik pa laikam hlora baloniem jāveic kārtējā mazgāšana un slāpekļa hlorīda tīrīšana. Hloru transportē konteineros, dzelzceļa cisternās un cilindros, kas kalpo kā pagaidu uzglabāšana.
2.Hlora lietošana
Hloru galvenokārt patērē ķīmiskā rūpniecība dažādu organisko hlora atvasinājumu ražošanai, ko izmanto plastmasas, sintētisko kaučuku, ķīmisko šķiedru, šķīdinātāju, insekticīdu u.c. ražošanai. Pašlaik vairāk nekā 60% no pasaulē saražotā hlora tiek izmantoti organiskai sintēzei. Turklāt hloru izmanto sālsskābes, balinātāju, hlorātu un citu produktu ražošanai. Ievērojamu daudzumu hlora izmanto metalurģijā hlorēšanai polimetālu rūdu pārstrādes laikā, zelta ieguvei no rūdām, kā arī izmanto naftas pārstrādes rūpniecībā, lauksaimniecībā, medicīnā un sanitārijā, dzeramo un notekūdeņu neitralizēšanai. , pirotehnikā un vairākās citās tautsaimniecības jomās. Hlora izmantošanas jomu attīstības rezultātā, galvenokārt pateicoties veiksmīgai organiskajai sintēzei, pasaulē hlora ražošana ir vairāk nekā 20 miljoni tonnu gadā.
Galvenie hlora pielietošanas un izmantošanas piemēri dažādās zinātnes nozarēs, rūpniecībā un sadzīves vajadzībām:
1.polivinilhlorīda, plastmasas savienojumu, sintētiskā kaučuka ražošanā, no kā izgatavo: stiepļu izolāciju, logu profilus, iepakojuma materiālus, apģērbu un apavus, linoleju un plates, lakas, iekārtas un putuplastu, rotaļlietas, instrumentu detaļas, būvmateriālus. Polivinilhlorīdu iegūst, polimerizējot vinilhlorīdu, ko mūsdienās visbiežāk ražo no etilēna ar hlora līdzsvarotu metodi, izmantojot starpproduktu 1,2-dihloretānu.
CH2=CH2+Cl2=>CH2Cl-CH2ClCl-CH2Cl=> CH2=CHCl+HCl
1)kā balinātāju (lai gan “balina” nevis pats hlors, bet gan atomskābeklis, kas veidojas hipohlorskābes sadalīšanās laikā pēc reakcijas: Cl2 + H2O ? HCl + HClO ? 2HCl + O*).
2)hlororganisko insekticīdu ražošanā - vielas, kas iznīcina kultūraugiem kaitīgos kukaiņus, bet ir drošas augiem (aldrīns, DDT, heksahlorāns). Viens no svarīgākajiem insekticīdiem ir heksahlorcikloheksāns (C6H6Cl6).
)izmanto kā ķīmisko kaujas līdzekli, kā arī citu ķīmisko kaujas vielu ražošanai: sinepju gāzi (C4H8Cl2S), fosgēnu (CCl2O).
)ūdens dezinfekcijai - “hlorēšana”. Visizplatītākā dzeramā ūdens dezinfekcijas metode ir balstīta uz brīvā hlora un tā savienojumu spēju inhibēt mikroorganismu enzīmu sistēmas, kas katalizē redoksprocesus. Dzeramā ūdens dezinfekcijai izmanto: hlors (Cl2), hlora dioksīds (ClO2), hloramīns (NH2Cl) un balinātājs (Ca(Cl)OCl).
)pārtikas rūpniecībā reģistrēta kā pārtikas piedeva E925.
)kaustiskās sodas (NaOH) ķīmiskajā ražošanā (izmanto viskozes ražošanā, ziepju rūpniecībā), sālsskābi (HCl), balinātāju, bertolīta sāli (KClO3), metālu hlorīdus, indes, zāles, mēslojumu.
)metalurģijā tīru metālu ražošanai: titāns, alva, tantals, niobijs.
TiO2 + 2C + 2Cl2 => TiCl4 + 2CO;
TiCl4 + 2Mg => 2MgCl2 + Ti (pie T = 850°C)
)kā saules neitrīno indikatoru hlora-argona detektoros (ideju par “hlora detektoru” saules neitrīno reģistrēšanai ierosināja slavenais padomju fiziķis akadēmiķis B. Pontekorvo, un to īstenoja amerikāņu fiziķis R. Deiviss un viņa līdzstrādnieki. Noķēris hlora izotopa neitrīno kodolu ar atommasu 37, pārvēršas izotopa argona-37 kodolā, kas rada vienu elektronu, kuru var reģistrēt.).
Daudzas attīstītās valstis cenšas ierobežot hlora izmantošanu ikdienas dzīvē, tostarp tāpēc, ka hloru saturošu atkritumu sadegšana rada ievērojamu daudzumu dioksīnu (globālu ekotoksisku vielu ar spēcīgām mutagēnām īpašībām).
3. Ķīmiskās metodes hlora iegūšanai
Iepriekš hlora ražošana ar ķīmiskiem līdzekļiem, izmantojot Weldon un Deacon metodes, bija izplatīta. Šajos procesos hlors tika iegūts, oksidējot ūdeņraža hlorīdu, kas veidojas kā blakusprodukts nātrija sulfāta ražošanā no galda sāls, iedarbojoties ar sērskābi.
reakcija, kas notiek, izmantojot Veldona metodi:
4HCl + MnO2 =>MnCl2+ 2H2O + Cl2
reakcija, kas notiek, izmantojot Dikona metodi:
HCl + O2 => 2H2O + 2Cl2
Dikonovska procesā kā katalizators tika izmantots vara hlorīds, kura 50% šķīdums (dažkārt pievienojot NaCl) tika piesūcināts ar porainu keramikas nesēju. Optimālā reakcijas temperatūra uz šāda katalizatora parasti bija diapazonā no 430-490°. Šis katalizators ir viegli saindēts ar arsēna savienojumiem, ar kuriem tas veido neaktīvu vara arsenātu, kā arī sēra dioksīdu un sēra trioksīdu. Pat neliela sērskābes tvaiku daudzuma klātbūtne gāzē izraisa strauju hlora iznākuma samazināšanos secīgu reakciju rezultātā:
H2SO4 => SO2 + 1/2O2 + H2O+ C12 + 2H2O => 2НCl + H2SO4
C12 + H2O => 1/2O2 + 2HCl
Tādējādi sērskābe ir katalizators, kas veicina Cl2 apgriezto pārvēršanos par HCl. Tāpēc pirms oksidēšanas uz vara katalizatora hidrohlorīda gāze ir rūpīgi jāattīra no piemaisījumiem, kas samazina hlora iznākumu.
Diakona instalācija sastāvēja no gāzes sildītāja, gāzes filtra un tērauda cilindriska apvalka kontaktaparatūras, kura iekšpusē atradās divi koncentriski izvietoti keramikas cilindri ar caurumiem; gredzenveida telpa starp tām ir piepildīta ar katalizatoru. Ūdeņraža hlorīds tika oksidēts ar gaisu, tāpēc hlors tika atšķaidīts. Kontaktaparātā tika ievadīts maisījums, kas satur 25 tilp.% HCl un 75% gaisa (~16% O2), un gāze, kas iziet no aparāta, saturēja aptuveni 8% C12, 9% HCl, 8% ūdens tvaiku un 75% gaiss . Šādu gāzi pēc mazgāšanas ar HCl un žāvēšanu ar sērskābi parasti izmantoja balinātāja ražošanai.
Deacon procesa atjaunošana šobrīd balstās uz hlorūdeņraža oksidēšanu nevis ar gaisu, bet ar skābekli, kas ļauj iegūt koncentrētu hloru, izmantojot ļoti aktīvus katalizatorus. Iegūto hlora-skābekļa maisījumu pēc kārtas mazgā no HC1 atlikumiem ar 36 un 20% sālsskābi un žāvē ar sērskābi. Pēc tam hlors tiek sašķidrināts un skābeklis tiek atgriezts procesā. Hloru atdala arī no skābekļa, absorbējot hloru zem 8 atm spiediena ar sēra hlorīdu, kas pēc tam tiek reģenerēts, lai iegūtu 100% hloru:
Сl2 + S2CI2
Tiek izmantoti zemas temperatūras katalizatori, piemēram, vara dihlorīds, kas aktivēts ar retzemju metālu sāļiem, kas ļauj veikt procesu pat 100°C temperatūrā un līdz ar to krasi palielināt HCl pārvēršanās pakāpi par Cl2. Uz hroma oksīda katalizatora HCl sadedzina skābeklī 340-480°C temperatūrā. Aprakstīta katalizatora izmantošana no V2O5 maisījuma ar sārmu metālu pirosulfātiem un aktivatoriem uz silikagela 250–20°C temperatūrā. Ir izpētīts šī procesa mehānisms un kinētika un izveidoti optimālie apstākļi tā īstenošanai, jo īpaši verdošā slānī.
Ūdeņraža hlorīda oksidēšana ar skābekli tiek veikta arī, izmantojot izkausētu FeCl3 + KCl maisījumu divos posmos, ko veic atsevišķos reaktoros. Pirmajā reaktorā dzelzs hlorīds tiek oksidēts, veidojot hloru:
2FeCl3 + 1
Otrajā reaktorā dzelzs hlorīds tiek reģenerēts no dzelzs oksīda ar hlorūdeņradi:
O3 + 6HCI = 2FeCl3 + 3H20
Lai samazinātu dzelzs hlorīda tvaika spiedienu, pievieno kālija hlorīdu. Šo procesu ir ierosināts veikt arī vienā aparātā, kurā kontaktmasa, kas sastāv no Fe2O3, KC1 un vara, kobalta vai niķeļa hlorīda, kas nogulsnēts uz inerta nesēja, pārvietojas no aparāta augšas uz leju. Aparāta augšpusē tas iziet cauri karstai hlorēšanas zonai, kur Fe2O3 pārvēršas par FeCl3, mijiedarbojoties ar HCl, kas atrodas gāzes plūsmā, kas virzās no apakšas uz augšu. Pēc tam kontaktmasa tiek nolaista dzesēšanas zonā, kur skābekļa ietekmē veidojas elementārais hlors, un FeCl3 pārvēršas par Fe2O3. Oksidētā kontakta masa tiek atgriezta hlorēšanas zonā.
Līdzīga netieša HCl oksidēšana līdz Cl2 tiek veikta saskaņā ar šādu shēmu:
2HC1 + MgO = MgCl2 + H2O
Tiek ierosināts vienlaicīgi ražot hloru un sērskābi, 400600°C temperatūrā caur vanādija katalizatoru izlaižot gāzi, kas satur HCl, O2 un lielu SO2 pārpalikumu. Tad no gāzes kondensējas H2SO4 un HSO3Cl, un SO3 tiek absorbēts ar sērskābi, hlors paliek gāzes fāzē. HSO3Cl tiek hidrolizēts un atbrīvotais HC1 tiek atgriezts procesā.
Oksidēšanu vēl efektīvāk veic tādi oksidētāji kā PbO2, KMnO4, KClO3, K2Cr2O7:
2KMnO4 + 16HCl => 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2^ +8H2O
Hloru var iegūt arī, oksidējot hlorīdus. Piemēram, kad NaCl un SO3 mijiedarbojas, notiek šādas reakcijas:
NaCl + 2SO3 = 2NaSO3Cl
NaSO3Cl = Cl2 + SO2 + Na2SO4
NaSO3Cl sadalās 275°C temperatūrā. SO2 un C12 gāzu maisījumu var atdalīt, absorbējot hloru SO2Cl2 vai CCl4 vai pakļaujot to rektifikācijai, kā rezultātā veidojas azeotrops maisījums, kas satur 88 mol. % Cl2 un 12 mol. %SO2. Azeotropo maisījumu var tālāk atdalīt, pārvēršot SO2 par SO2C12 un atdalot hlora pārpalikumu, un SO2Cl2, kas sadalās 200° temperatūrā par SO2 un Cl2, ko pievieno rektifikācijai nosūtītajam maisījumam.
Hloru var iegūt, oksidējot hlorīdu vai hlorūdeņradi ar slāpekļskābi, kā arī slāpekļa dioksīdu:
ZHCl + HNO3 => Сl2 + NOCl + 2Н2O
Vēl viens hlora iegūšanas veids ir nitrozilhlorīda sadalīšanās, ko var panākt ar tā oksidēšanu:
NOCl + O2 = 2NO2 + Cl2
Ir arī ierosināts, piemēram, oksidēt NOCl ar 75% slāpekļskābi, lai iegūtu hloru:
2NOCl + 4HNO3 = Cl2 + 6NO2 + 2H2O
Hlora un slāpekļa dioksīda maisījumu atdala, pārvēršot NO2 vājā slāpekļskābē, ko pēc tam izmanto HCl oksidēšanai procesa pirmajā posmā, veidojot Cl2 un NOCl. Galvenās grūtības, veicot šo procesu rūpnieciskā mērogā, ir korozijas novēršana. Kā aprīkojuma materiāli tiek izmantoti keramika, stikls, svins, niķelis un plastmasa. Izmantojot šo metodi ASV 1952.-1953. Iekārta darbojās ar jaudu 75 tonnas hlora dienā.
Ir izstrādāta cikliska metode hlora iegūšanai, oksidējot hlorūdeņradi ar slāpekļskābi, neveidojot nitrozilhlorīdu atbilstoši reakcijai:
2HCl + 2HNO3 = Cl2 + 2NO2 + 2H2O
Process notiek šķidrā fāzē pie 80°C, hlora iznākums sasniedz 100%, NO2 iegūst šķidrā veidā.
Pēc tam šīs metodes pilnībā tika aizstātas ar elektroķīmiskajām metodēm, taču šobrīd hlora ražošanas ķīmiskās metodes atkal tiek atdzīvinātas uz jaunām tehniskām bāzēm. Visi no tiem ir balstīti uz tiešu vai netiešu HCl (vai hlorīdu) oksidēšanu, un visizplatītākais oksidētājs ir atmosfēras skābeklis.
Elektrolīze. Procesa jēdziens un būtība
Elektrolīze ir elektroķīmisko redoksprocesu kopums, kas notiek uz elektrodiem tiešās elektriskās strāvas pārejas laikā caur kausējumu vai šķīdumu ar tajā iegremdētiem elektrodiem.
Rīsi. 4.1. Procesi, kas notiek elektrolīzes laikā. Elektrolīzes vannas diagramma: 1 - vanna, 2 - elektrolīts, 3 - anods, 4 - katods, 5 - barošanas avots
Elektrodi var būt jebkuri materiāli, kas vada elektrisko strāvu. Galvenokārt tiek izmantoti metāli un sakausējumi, nemetāla elektrodi var būt, piemēram, grafīta stieņi (vai ogleklis). Retāk šķidrumi tiek izmantoti kā elektrods. Pozitīvi uzlādēts elektrods ir anods. Negatīvi uzlādēts elektrods ir katods. Elektrolīzes laikā anods tiek oksidēts (izšķīst) un katods tiek reducēts. Tāpēc anods jāņem tā, lai tā izšķīšana neietekmētu ķīmisko procesu, kas notiek šķīdumā vai kausējumā. Šādu anodu sauc par inertu elektrodu. Kā inertu anodu varat izmantot grafītu (oglekli) vai platīnu. Kā katodu varat izmantot metāla plāksni (tā nešķīst). Piemērots varš, misiņš, ogleklis (vai grafīts), cinks, dzelzs, alumīnijs, nerūsējošais tērauds.
Kausējumu elektrolīzes piemēri:
Sāls šķīdumu elektrolīzes piemēri:
(Pie anoda tiek oksidēti Cl2 anjoni, nevis skābekļa O2 II ūdens molekulas, jo hlora elektronegativitāte ir mazāka par skābekli, un tāpēc hlors vieglāk atdod elektronus nekā skābeklis)
Ūdens elektrolīzi vienmēr veic inerta elektrolīta klātbūtnē (lai palielinātu ļoti vāja elektrolīta - ūdens elektrisko vadītspēju):
Atkarībā no inertā elektrolīta elektrolīzi veic neitrālā, skābā vai sārmainā vidē. Izvēloties inertu elektrolītu, jāņem vērā, ka metālu katjoni, kas ir tipiski reducētāji (piemēram, Li+, Cs+, K+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+), ūdens vidē nekad netiek reducēti pie katoda. O tā vietā tiek oksidēts ūdens.
Elektrolīze ietver divus procesus: reaģējošo daļiņu migrāciju elektriskā lauka ietekmē uz elektroda virsmu un lādiņa pārnešanu no daļiņas uz elektrodu vai no elektroda uz daļiņu. Jonu migrāciju nosaka to mobilitāte un transporta skaits. Vairāku elektrisko lādiņu pārnešanas process parasti tiek veikts viena elektrona reakciju secības veidā, tas ir, pa posmiem, veidojot starpposma daļiņas (jonus vai radikāļus), kas dažkārt pastāv kādu laiku uz elektroda adsorbētā stāvoklī.
Elektrodu reakciju ātrums ir atkarīgs no:
elektrolītu sastāvs
elektrolītu koncentrācija
elektrodu materiāls
elektrodu potenciāls
temperatūra
hidrodinamiskie apstākļi.
Strāvas blīvums ir reakcijas ātruma mērs. Tas ir vektorfizikāls, kura moduli nosaka strāvas stipruma (pārnesto elektrisko lādiņu skaita laika vienībā) attiecība vadītājā pret šķērsgriezuma laukumu.
Faradeja elektrolīzes likumi ir kvantitatīvās attiecības, kas balstītas uz elektroķīmiskiem pētījumiem un palīdz noteikt elektrolīzes laikā radušos produktu masu. Vispārīgākajā formā likumi ir formulēti šādi:
)Faradeja pirmais elektrolīzes likums: elektrolīzes laikā uz elektroda nogulsnētās vielas masa ir tieši proporcionāla šim elektrodam nodotās elektroenerģijas daudzumam. Ar elektroenerģijas daudzumu mēs domājam elektrisko lādiņu, ko parasti mēra kulonos.
2)Faradeja otrais elektrolīzes likums: noteiktam elektroenerģijas daudzumam (elektriskajam lādiņam) uz elektroda nogulsnētā ķīmiskā elementa masa ir tieši proporcionāla elementa ekvivalentajai masai. Vielas ekvivalentā masa ir tās molārā masa, kas dalīta ar veselu skaitli atkarībā no ķīmiskās reakcijas, kurā viela piedalās.
Matemātiskā formā Faradeja likumus var attēlot šādi:
kur m ir uz elektroda nogulsnētās vielas masa gramos, vai kopējais elektriskais lādiņš, kas iet caur vielu = 96 485,33(83) C mol?1 ir Faradeja konstante, ir vielas molārā masa (Piemēram, molārais ūdens masa H2O = 18 g/mol), ir vielas jonu valences skaits (elektronu skaits uz jonu).
Ņemiet vērā, ka M/z ir nogulsnētās vielas ekvivalentā masa.
Pirmajam Faradeja likumam M, F un z ir konstantes, tāpēc, jo lielāka ir Q vērtība, jo lielāka būs m vērtība.
Otrajam Faradeja likumam Q, F un z ir konstantes, tāpēc jo lielāka ir M/z vērtība (ekvivalentā masa), jo lielāka būs m vērtība.
Vienkāršākajā gadījumā līdzstrāvas elektrolīze noved pie:
Sarežģītākā maiņstrāvas gadījumā strāvas kopējais lādiņš Q I( ?) tiek summēts laika gaitā? :
kur t ir kopējais elektrolīzes laiks.
Rūpniecībā elektrolīzes process tiek veikts īpašās ierīcēs - elektrolizatoros.
Hlora rūpnieciskā ražošana
Pašlaik hloru galvenokārt ražo ūdens šķīdumu elektrolīzes ceļā, proti, vienu no
Izejvielas hlora elektrolītiskajai ražošanai galvenokārt ir galda sāls NaCl šķīdumi, kas iegūti, izšķīdinot cieto sāli, vai dabīgie sālījumi. Ir trīs veidu sāls atradnes: fosilais sāls (apmēram 99% rezervju); sālsezeri ar pašsedimentētās sāls grunts nogulumiem (0,77%); pārējās ir pazemes šķelšanās. Galda sāls šķīdumi, neatkarīgi no to pagatavošanas veida, satur piemaisījumus, kas pasliktina elektrolīzes procesu. Īpaši nelabvēlīgi elektrolīzes laikā ar cieto katodu ir kalcija katjonu Ca2+, Mg2+ un SO42- anjoni, savukārt elektrolīzes laikā ar šķidro katodu - smagos metālus saturošu savienojumu piemaisījumi, piemēram, hroms, vanādijs, germānija un molibdēns.
Hlora elektrolīzes kristāliskajam sālim jābūt ar šādu sastāvu (%): nātrija hlorīds ne mazāks par 97,5; Mg2+ ne vairāk kā 0,05; nešķīstošās nogulsnes ne vairāk kā 0,5; Ca2+ ne vairāk kā 0,4; K+ ne vairāk kā 0,02; SO42 - ne vairāk kā 0,84; mitrums ne vairāk kā 5; smago metālu piejaukums (nosaka ar amalgamas testu cm3 H2) ne vairāk kā 0,3. Sālījuma attīrīšanu veic ar sodas (Na2CO3) un kaļķa piena šķīdumu (Ca(OH)2 suspensija ūdenī). Papildus ķīmiskajai attīrīšanai šķīdumi tiek atbrīvoti no mehāniskiem piemaisījumiem, nostādinot un filtrējot.
Galda sāls šķīdumu elektrolīzi veic vannās ar cieto dzelzs (vai tērauda) katodu un ar diafragmām un membrānām, vannās ar šķidrā dzīvsudraba katodu. Industriālajiem elektrolizatoriem, ko izmanto, lai aprīkotu modernus lielus hlora cehus, jābūt ar augstu veiktspēju, vienkāršu dizainu, kompaktiem, uzticamiem un stabiliem darbiem.
Elektrolīze notiek saskaņā ar šādu shēmu:
MeCl + H2O => MeOH + Cl2 + H2,
kur Me ir sārmu metāls.
Galda sāls elektroķīmiskās sadalīšanās laikā elektrolizatoros ar cietiem elektrodiem notiek šādas pamata, atgriezeniskas un neatgriezeniskas jonu reakcijas:
galda sāls un ūdens molekulu disociācija (notiek elektrolītā)
NaCl-Na++Cl-
Hlora jonu oksidēšana (pie anoda)
C1- - 2e- => C12
ūdeņraža jonu un ūdens molekulu reducēšana (pie katoda)
Н+ - 2е- => Н2
Н2O - 2е - => Н2 + 2ОН-
Jonu savienojums nātrija hidroksīda molekulā (elektrolītā)
Na+ + OH- - NaOH
Noderīgi produkti ir nātrija hidroksīds, hlors un ūdeņradis. Visi tie tiek izņemti no elektrolizatora atsevišķi.
Rīsi. 5.1. Diafragmas elektrolizatora shēma
Elektrolizatora ar cieto katodu (3. att.) dobums ir sadalīts ar porainu
Pirmie rūpnieciskie elektrolizatori darbojās partijas režīmā. Tajos esošie elektrolīzes produkti tika atdalīti ar cementa diafragmu. Pēc tam tika izveidoti elektrolizatori, kuros elektrolīzes produktu atdalīšanai tika izmantotas zvanveida starpsienas. Nākamajā posmā parādījās elektrolizatori ar plūsmas diafragmu. Viņi apvienoja pretplūsmas principu ar atdalošās diafragmas izmantošanu, kas tika izgatavota no azbesta kartona. Pēc tam tika atklāta metode diafragmas ražošanai no azbesta celulozes, kas aizgūta no papīra rūpniecības tehnoloģijas. Šī metode ļāva izstrādāt elektrolizatoru konstrukcijas lielām strāvas slodzēm ar nenoņemamu kompaktu pirkstu katodu. Lai palielinātu azbesta diafragmas kalpošanas laiku, tiek ierosināts tās sastāvā kā pārklājumu vai saiti iekļaut dažus sintētiskos materiālus. Ir arī ierosināts izgatavot diafragmas pilnībā no jauniem sintētiskiem materiāliem. Ir pierādījumi, ka šādu kombinēto azbesta sintētisko vai speciāli ražotu sintētisko diafragmu kalpošanas laiks ir līdz 500 dienām. Tiek izstrādātas arī īpašas jonu apmaiņas diafragmas, kas ļauj iegūt tīru kaustisko sodu ar ļoti zemu nātrija hlorīda saturu. Šādu diafragmu darbība balstās uz to selektīvo īpašību izmantošanu dažādu jonu pārejai.
Agrīnās konstrukcijās strāvas vadu kontaktpunkti uz grafīta anodiem tika noņemti no elektrolīzera dobuma uz ārpusi. Pēc tam tika izstrādātas metodes, lai aizsargātu elektrolītā iegremdēto anodu kontaktdaļas. Izmantojot šos paņēmienus, tika izveidoti rūpnieciskie elektrolizatori ar apakšējo strāvas padevi, kuros anoda kontakti atrodas elektrolizatora dobumā. Mūsdienās tos visur izmanto hlora un kaustiskās sodas ražošanai uz cieta katoda.
Piesātināta galda sāls šķīduma (attīrīta sālījuma) plūsma nepārtraukti ieplūst diafragmas elektrolizatora anoda telpā. Elektroķīmiskā procesa rezultātā pie anoda izdalās hlors, sadaloties galda sāls, un ūdeņradis pie katoda, sadaloties ūdenim. Hloru un ūdeņradi no elektrolizatora izņem bez sajaukšanas, atsevišķi. Šajā gadījumā gandrīz katoda zona ir bagātināta ar nātrija hidroksīdu. Šķīdums no gandrīz katoda zonas, ko sauc par elektrolītisko šķidrumu, kas satur nesadalījušos galda sāli (apmēram pusi no daudzuma, kas tiek piegādāts kopā ar sālījumu) un nātrija hidroksīdu, tiek nepārtraukti izņemts no elektrolizatora. Nākamajā posmā elektrolītiskais šķidrums tiek iztvaicēts un NaOH saturs tajā tiek noregulēts uz 42-50% saskaņā ar standartu. Palielinoties nātrija hidroksīda koncentrācijai, galda sāls un nātrija sulfāts izgulsnējas.
NaOH šķīdumu dekantē no kristāliem un kā gatavu produktu pārnes uz noliktavu vai kodīgās kausēšanas stadiju, lai iegūtu cietu produktu. Kristālisks galda sāls (reversais sāls) tiek atgriezts elektrolīzē, sagatavojot tā saukto reverso sālījumu. Lai izvairītos no sulfāta uzkrāšanās šķīdumos, pirms reversā sālījuma sagatavošanas no tā tiek noņemts sulfāts. Galda sāls zudumu kompensē, pievienojot svaigu sālījumu, kas iegūts, pazemē izskalojot sāls slāņus vai izšķīdinot cieto galda sāli. Pirms sajaukšanas ar atgriezenisko sālījumu svaigu sālījumu attīra no mehāniskām suspensijām un ievērojamas kalcija un magnija jonu daļas. Iegūtais hlors tiek atdalīts no ūdens tvaikiem, saspiests un nodots vai nu tieši patērētājiem, vai hlora sašķidrināšanai. Ūdeņradis tiek atdalīts no ūdens, saspiests un nodots patērētājiem.
Membrānas elektrolizatorā notiek tādas pašas ķīmiskās reakcijas kā diafragmas elektrolizatorā. Porainas diafragmas vietā tiek izmantota katjonu membrāna (5. att.).
Rīsi. 5.2. Membrānas elektrolizatora diagramma
Membrāna novērš hlora jonu iekļūšanu katolītā (elektrolītā katoda telpā), kā rezultātā kaustiskā soda var iegūt tieši elektrolizatorā gandrīz bez sāls, ar koncentrāciju no 30 līdz 35%. Tā kā sāls nav jāatdala, iztvaicēšana ļauj daudz vienkāršāk un ar zemākām kapitāla un enerģijas izmaksām ražot 50% komerciālās kaustiskās sodas. Tā kā kaustiskā soda membrānas procesā ir daudz augstākas koncentrācijas, kā katodu izmanto dārgu niķeli.
Rīsi. 5.3. Dzīvsudraba elektrolizatora shēma
Kopējā galda sāls sadalīšanās reakcija dzīvsudraba elektrolizatoros ir tāda pati kā diafragmas elektrolizatoros:
NaCl+H2O => NaOH + 1/2Сl2+ 1/2Н2
Tomēr šeit tas notiek divos posmos, katrs atsevišķā aparātā: elektrolizatorā un sadalītājā. Tie ir strukturāli apvienoti viens ar otru un tiek saukti par elektrolītisko vannu un dažreiz arī par dzīvsudraba elektrolizatoru.
Procesa pirmajā posmā - elektrolizatorā - notiek galda sāls elektrolītiskā sadalīšanās (tā piesātinātais šķīdums tiek piegādāts elektrolizatoram), lai iegūtu hloru pie anoda un nātrija amalgamu pie dzīvsudraba katoda saskaņā ar šādu reakciju. :
NaCl + nHg => l/2Cl2 + NaHgn
Sadalītājs iziet procesa otro posmu, kurā ūdens ietekmē nātrija amalgama pārvēršas nātrija hidroksīdā un dzīvsudrabā:
NaHgn + H2O => NaOH +1/2H2+nHg
No visa sāls, kas ievadīts elektrolizatorā ar sālījumu, tikai 15-20% no piegādātā daudzuma nonāk reakcijā (2), un pārējais sāls kopā ar ūdeni atstāj elektrolizatoru hloranolīta veidā - šķīduma veidā. galda sāls ūdenī, kas satur 250-270 kg/m3 NaCl, kas piesātināts ar hloru. “Spēcīgā amalgama”, kas izplūst no elektrolizatora, un ūdens tiek ievadīti sadalītājā.
Elektrolizators visos pieejamos konstrukcijās ir izgatavots garas un salīdzinoši šauras, nedaudz slīpas tērauda tranšejas formā, pa kuras dibenu gravitācijas ietekmē plūst plāns amalgamas slānis, kas ir katods, un virsū plūst anolīts. Sālījums un vāja amalgama tiek padots no elektrolizatora augšējās paceltās malas caur "ieplūdes kabatu".
Spēcīga amalgama plūst no elektrolizatora apakšējā gala caur "izejas kabatu". Hlors un hloranolīts kopā izplūst caur cauruli, kas atrodas arī elektrolizatora apakšējā galā. Anodi tiek piekārti virs visa amalgamas plūsmas spoguļa vai katoda 3-5 mm attālumā no katoda. Elektrolīzera augšdaļa ir pārklāta ar vāku.
Ir izplatīti divu veidu sadalītāji: horizontāli un vertikāli. Pirmie ir izgatavoti tērauda slīpa teknes formā, kuras garums ir tāds pats kā elektrolizators. Amalgamas straume plūst pa sadalītāja dibenu, kas ir uzstādīts nelielā leņķī. Šajā plūsmā ir iegremdēta no grafīta izgatavota sadalītāja sprausla. Ūdens kustas pretstrāvā. Amalgamas sadalīšanās rezultātā ūdens tiek piesātināts ar kodīgu vielu. Kaustiskais šķīdums kopā ar ūdeņradi iziet no sadalītāja caur cauruli apakšā, un slikta amalgama vai dzīvsudrabs tiek iesūknēts šūnas kabatā.
Papildus elektrolizatoram, sadalītājam, kabatām un pārvades cauruļvadiem elektrolīzes vannas komplektā ietilpst dzīvsudraba sūknis. Tiek izmantoti divu veidu sūkņi. Gadījumos, kad vannas ir aprīkotas ar vertikālu bioreaktoru vai ja bioreaktors ir uzstādīts zem elektrolizatora, tiek izmantoti tradicionālie iegremdējamie centrbēdzes sūkņi, kas nolaisti bioreaktorā. Vannām, kurās sadalītājs ir uzstādīts blakus elektrolizatoram, amalgama tiek sūknēta ar oriģinālā tipa konisku rotācijas sūkni.
Visas elektrolizatora tērauda daļas, kas nonāk saskarē ar hloru vai hloranolītu, ir aizsargātas ar īpašas pakāpes vulkanizētas gumijas pārklājumu (sveķu pārklājumu). Aizsargājošais gumijas slānis nav pilnībā izturīgs. Laika gaitā tas kļūst hlorēts, kļūst trausls un plaisā temperatūras ietekmē. Periodiski aizsargslānis tiek atjaunots. Visas pārējās elektrolīzes vannas daļas: sadalītājs, sūknis, pārplūdes ir izgatavotas no neaizsargāta tērauda, jo ne ūdeņradis, ne kodīgs šķīdums to nerūsē.
Pašlaik dzīvsudraba elektrolizatoros visizplatītākie ir grafīta anodi. Taču tos nomaina ORTA.
6.Drošības pasākumi hlora ražošanā
un vides aizsardzība
Bīstamību personālam hlora ražošanā nosaka augstā hlora un dzīvsudraba toksicitāte, iespēja iekārtās veidoties sprādzienbīstami hlora un ūdeņraža, ūdeņraža un gaisa gāzu maisījumi, kā arī slāpekļa trihlorīda šķīdumi šķidrā hlorā. , izmantošana elektrolizatoru ražošanā - ierīces, kurām ir paaugstināts elektriskais potenciāls attiecībā pret zemi, šajā ražošanā ražoto kodīgo sārmu īpašības.
Gaisa ieelpošana, kas satur 0,1 mg/l hlora 30-60 minūtes, ir dzīvībai bīstama. Gaisa, kas satur vairāk nekā 0,001 mg/l hlora, ieelpošana kairina elpceļus. Maksimāli pieļaujamā hlora koncentrācija (MPC) apdzīvotu vietu gaisā: vidēji diennaktī 0,03 mg/m3, maksimālā vienreizēja 0,1 mg/m3, ražošanas telpu darba zonas gaisā 1 mg/m3, smaka. uztveres slieksnis 2 mg/m3. Koncentrācijā 3-6 mg/m3 ir jūtama izteikta smaka, rodas acu un deguna gļotādu kairinājums (apsārtums), pie 15 mg/m3 - nazofarneksa kairinājums, pie 90 mg/m3 - intensīvi klepus lēkmes. . 120 - 180 mg/m3 iedarbība 30-60 minūtes ir dzīvībai bīstama, pie 300 mg/m3 iespējama nāve, 2500 mg/m3 koncentrācija izraisa nāvi 5 minūšu laikā, pie koncentrācijas 3000 mg/m3 nāve. rodas pēc dažām elpas vilcieniem. Maksimālā pieļaujamā hlora koncentrācija rūpniecisko un civilo gāzmasku filtrēšanai ir 2500 mg/m3.
Hlora klātbūtni gaisā nosaka ķīmiskās izlūkošanas ierīces: VPKhR, PPKhR, PKhR-MV, izmantojot indikatorlampas IT-44 (rozā krāsa, jutības slieksnis 5 mg/m3), IT-45 (oranža krāsa), aspiratori AM- 5, AM- 0055, AM-0059, NP-3M ar hlora indikatora caurulēm, universāls gāzes analizators UG-2 ar mērījumu diapazonu 0-80 mg/m3, gāzes detektors "Kolion-701" diapazonā no 0- 20 mg/m3. Atklātā kosmosā - ar SIP "KORSAR-X" ierīcēm. Iekštelpās - ar SIP "VEGA-M" ierīcēm. Lai nodrošinātu aizsardzību pret hloru darbības traucējumu vai avārijas situācijās, visiem darbnīcās esošajiem cilvēkiem ir jābūt un nekavējoties jālieto “B” vai “BKF” markas gāzmaskas (izņemot dzīvsudraba elektrolīzes darbnīcas), kā arī aizsargtērps: audums vai gumijoti uzvalki, gumijas zābaki un dūraiņi. Prethlora gāzmasku kastes jānokrāso dzeltenā krāsā.
Dzīvsudrabs ir indīgāks par hloru. Tā tvaiku maksimālā pieļaujamā koncentrācija gaisā ir 0,00001 mg/l. Tas ietekmē cilvēka ķermeni, ieelpojot un saskaroties ar ādu, kā arī saskaroties ar apvienotiem priekšmetiem. Tās tvaikus un šļakatas adsorbē (absorbē) apģērbs, āda un zobi. Tajā pašā laikā dzīvsudrabs viegli iztvaiko temperatūrā; pieejams elektrolīzes cehā, un tā tvaiku koncentrācija gaisā krietni pārsniedz maksimāli pieļaujamo. Tāpēc elektrolīzes cehi ar šķidro katodu ir aprīkoti ar jaudīgu ventilāciju, kas normālas darbības laikā nodrošina pieņemamu dzīvsudraba tvaiku koncentrācijas līmeni darbnīcas atmosfērā. Tomēr drošai darbībai ar to nepietiek. Ir arī jāievēro tā sauktā dzīvsudraba disciplīna: ievērojiet noteikumus, kā rīkoties ar dzīvsudrabu. Pēc tiem darbinieki pirms darba uzsākšanas iziet sanitāro kontrolpunktu, kura tīrajā iecirknī atstāj mājas drēbes un uzvelk tikko izmazgātu veļu, kas ir speciālais apģērbs. Maiņas beigās virsdrēbes un netīrā veļa tiek atstāta sanitārās inspekcijas telpas netīrajā daļā, un darbinieki sanitārās inspekcijas telpas tīrajā nodaļā iet dušā, iztīra zobus un uzvelk sadzīves priekšmetus.
Darbnīcās, kur strādā ar hloru un dzīvsudrabu, jālieto “G” markas gāzmaska (gāzmaskas kārba nokrāsota melnā un dzeltenā krāsā) un gumijas cimdi “Dzīvsudraba disciplīnas” noteikumi paredz, ka strādā ar dzīvsudrabu un amalgamētu virsmas jāveic tikai zem ūdens slāņa; Izlijušais dzīvsudrabs nekavējoties jāizskalo kanalizācijā, kur ir dzīvsudraba slazdi.
Vidi apdraud hlora un dzīvsudraba tvaiku emisijas atmosfērā, dzīvsudraba sāļu un dzīvsudraba pilienu izplūde, aktīvo hloru saturoši savienojumi notekūdeņos un augsnes saindēšanās ar dzīvsudraba dūņām. Hlors atmosfērā nonāk avāriju laikā, ar ventilācijas emisijām un izplūdes gāzēm no dažādām ierīcēm. Dzīvsudraba tvaikus izvada ar gaisu no ventilācijas sistēmām. Norma hlora saturam gaisā, izlaižot atmosfērā, ir 0,03 mg/m3. Šo koncentrāciju var sasniegt, ja izmanto sārmainu daudzpakāpju izplūdes gāzu mazgāšanu. Dzīvsudraba satura norma gaisā, izlaižot atmosfērā, ir 0,0003 mg/m3, un notekūdeņos, novadot ūdenstilpēs, ir 4 mg/m3.
Neitralizē hloru ar šādiem šķīdumiem:
kaļķa pienu, kuram 1 svara daļu dzēsto kaļķu ielej 3 daļās ūdens, kārtīgi samaisa, tad uzlej virsū kaļķa šķīdumu (piemēram, 10 kg dzēsto kaļķu + 30 l ūdens);
5% sodas ūdens šķīdums, kuram 2 masas daļas sodas izšķīdina, sajaucot ar 18 daļām ūdens (piemēram, 5 kg sodas + 95 litri ūdens);
5% kaustiskās sodas ūdens šķīdums, kuram 2 svara daļas kaustiskās sodas izšķīdina, sajaucot ar 18 daļām ūdens (piemēram, 5 kg kaustiskās sodas + 95 litri ūdens).
Ja hlora gāze noplūst, tiek izsmidzināts ūdens, lai nodzēstu tvaikus. Ūdens patēriņa norma nav standartizēta.
Kad šķidrais hlors izplūst, noplūdes vieta ir norobežota ar māla valni un piepildīta ar kaļķa pienu, sodas šķīdumu, kaustiskās sodas šķīdumu vai ūdeni. Lai neitralizētu 1 tonnu šķidrā hlora, nepieciešamas 0,6-0,9 tonnas ūdens vai 0,5-0,8 tonnas šķīdumu. Lai neitralizētu 1 tonnu šķidrā hlora, nepieciešamas 22-25 tonnas šķīdumu vai 333-500 tonnas ūdens.
Ūdens vai šķīdumu izsmidzināšanai tiek izmantotas laistīšanas un ugunsdzēsēju mašīnas, automātiskās uzpildes stacijas (AT, PM-130, ARS-14, ARS-15), kā arī hidranti un speciālās sistēmas, kas pieejamas ķīmiski bīstamās vietās.
Secinājums
Tā kā ar laboratorijas metodēm iegūtie hlora apjomi ir niecīgi salīdzinājumā ar pastāvīgi augošo pieprasījumu pēc šī produkta, nav jēgas veikt to salīdzinošo analīzi.
No elektroķīmiskajām ražošanas metodēm vienkāršākā un ērtākā ir elektrolīze ar šķidro (dzīvsudraba) katodu, taču šī metode nav bez trūkumiem. Tas rada ievērojamu kaitējumu videi, iztvaikojot un izplūstot metāliskajam dzīvsudrabam un hlora gāzei.
Elektrolizatori ar cieto katodu novērš vides piesārņojuma risku ar dzīvsudrabu. Izvēloties starp diafragmas un membrānas elektrolizatoriem jaunām ražotnēm, vēlams izmantot pēdējos, jo tie ir ekonomiskāki un dod iespēju iegūt augstākas kvalitātes galaproduktu.
Bibliogrāfija
1.Zaretsky S. A., Suchkov V. N., Zhivotinsky P. B. Neorganisko vielu elektroķīmiskā tehnoloģija un ķīmiskie strāvas avoti: mācību grāmata tehnikumu audzēkņiem. M..: Augstāk. Skola, 1980. 423 lpp.
2.Mazanko A.F., Kamaryan G.M., Romashin O.P. Rūpnieciskā membrānas elektrolīze. M.: izdevniecība "Ķīmija", 1989. 240 lpp.
.Pozin M.E. Minerālsāļu tehnoloģija (mēslojums, pesticīdi, rūpnieciskie sāļi, oksīdi un skābes), 1. daļa, izd. 4., rev. L., Izdevniecība "Ķīmija", 1974. 792 lpp.
.Fioshin M. Ya., Pavlov V. N. Elektrolīze neorganiskajā ķīmijā. M.: izdevniecība "Nauka", 1976. 106 lpp.
.Yakimenko L. M. Hlora, kaustiskās sodas un neorganiskā hlora produktu ražošana. M.: izdevniecība "Ķīmija", 1974. 600 lpp.
Interneta avoti
6.Hlora ražošanas, uzglabāšanas, transportēšanas un lietošanas drošības noteikumi // URL: #"justify">7. Avārijas ķīmiski bīstamas vielas // URL: #"justify">. Hlors: pielietojums // URL: #"justify">.
(pēc Paulinga vārdiem)
/cm³
Hlors (χλωρός - zaļš) - septītās grupas galvenās apakšgrupas elements, D.I.Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskās sistēmas trešais periods, ar atomskaitli 17. Apzīmē ar simbolu Cl (lat. Chlorum). Ķīmiski aktīvs nemetāls. Tas ir daļa no halogēnu grupas (sākotnēji nosaukumu “halogēns” vācu ķīmiķis Šveigers lietoja hloram [burtiski “halogēns” tiek tulkots kā sāls), taču tas nepiederēja un pēc tam kļuva izplatīts VII grupai. elementu, kas ietver hloru).
Vienkāršā viela hlors (CAS numurs: 7782-50-5) normālos apstākļos ir indīga gāze dzeltenīgi zaļā krāsā ar asu smaku. Diatomiskā hlora molekula (formula Cl2).
Hlora atomu diagramma
Hloru 1772. gadā pirmo reizi ieguva Šēle, kurš savā traktātā par pirolusītu aprakstīja tā izdalīšanos piroluzīta mijiedarbības laikā ar sālsskābi:
4HCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + 2H2O
Šēle atzīmēja hlora smaržu, kas ir līdzīga ūdens regijas smaržai, tā spēju reaģēt ar zeltu un cinobru, kā arī balināšanas īpašības.
Tomēr Šēle saskaņā ar flogistona teoriju, kas tajā laikā dominēja ķīmijā, ierosināja, ka hlors ir deflogistēta sālsskābe, tas ir, sālsskābes oksīds. Bertolets un Lavuāzjē ierosināja, ka hlors ir elementa muria oksīds, taču mēģinājumi to izolēt palika neveiksmīgi līdz Deivija darbam, kuram ar elektrolīzi izdevās sadalīt galda sāli nātijā un hlorā.
Izplatība dabā
Dabā ir sastopami divi hlora izotopi: 35 Cl un 37 Cl. Zemes garozā hlors ir visizplatītākais halogēns. Hlors ir ļoti aktīvs - tas tieši savienojas ar gandrīz visiem periodiskās tabulas elementiem. Tāpēc dabā tas sastopams tikai savienojumu veidā minerālos: halīts NaCl, silvīts KCl, silvinīts KCl NaCl, bišofīts MgCl 2 6H2O, karnalīts KCl MgCl 2 6H 2 O, kainīts KCl MgSO O 4 3H2 Lielākais. hlora rezerves ir jūru un okeānu ūdeņu sāļos.
Hlors veido 0,025% no kopējā atomu skaita zemes garozā, hlora klarka skaits ir 0,19%, un cilvēka ķermenī ir 0,25% hlora jonu pēc masas. Cilvēku un dzīvnieku organismā hlors galvenokārt atrodams starpšūnu šķidrumos (arī asinīs), un tam ir svarīga loma osmotisko procesu regulēšanā, kā arī procesos, kas saistīti ar nervu šūnu darbību.
Izotopu sastāvs
Dabā ir sastopami 2 stabili hlora izotopi: ar masas skaitli 35 un 37. To satura proporcijas ir attiecīgi 75,78% un 24,22%.
| Izotops | Relatīvā masa, a.m.u. | Pus dzīve | Sabrukšanas veids | Kodolenerģija |
|---|---|---|---|---|
| 35Cl | 34.968852721 | Stabils | — | 3/2 |
| 36Cl | 35.9683069 | 301000 gadi | β sabrukšana 36 Ar | 0 |
| 37Cl | 36.96590262 | Stabils | — | 3/2 |
| 38Cl | 37.9680106 | 37,2 minūtes | β sabrukšana 38 Ar | 2 |
| 39Cl | 38.968009 | 55,6 minūtes | β samazināšanās līdz 39 Ar | 3/2 |
| 40 Cl | 39.97042 | 1,38 minūtes | β sabrukšana 40 Ar | 2 |
| 41 Cl | 40.9707 | 34 s | β sabrukšana 41 Ar | |
| 42Cl | 41.9732 | 46,8 s | β sabrukšana 42 Ar | |
| 43 Cl | 42.9742 | 3,3 s | β-sabrukšana 43 Ar |
Fizikālās un fizikāli ķīmiskās īpašības
Normālos apstākļos hlors ir dzeltenzaļa gāze ar smacējošu smaku. Dažas tā fizikālās īpašības ir parādītas tabulā.
Dažas hlora fizikālās īpašības
| Īpašums | Nozīme |
|---|---|
| Vārīšanās temperatūra | –34 °C |
| Kušanas temperatūra | -101 °C |
| Sadalīšanās temperatūra (disociācija atomos) |
~1400°C |
| Blīvums (gāze, n.s.) | 3,214 g/l |
| Atoma elektronu afinitāte | 3,65 eV |
| Pirmā jonizācijas enerģija | 12,97 eV |
| Siltuma jauda (298 K, gāze) | 34,94 (J/mol K) |
| Kritiskā temperatūra | 144 °C |
| Kritiskais spiediens | 76 atm |
| Standarta veidošanās entalpija (298 K, gāze) | 0 (kJ/mol) |
| Standarta veidošanās entropija (298 K, gāze) | 222,9 (J/mol K) |
| Kušanas entalpija | 6,406 (kJ/mol) |
| Vārīšanās entalpija | 20,41 (kJ/mol) |
Atdzesējot, hlors aptuveni 239 K temperatūrā pārvēršas šķidrumā, un tad zem 113 K tas kristalizējas ortorombiskā režģī ar kosmosa grupu. Cmca un parametri a=6,29 b=4,50, c=8,21. Zem 100 K kristāliskā hlora ortorombiskā modifikācija kļūst tetragonāla ar kosmosa grupu P4 2/ncm un režģa parametri a=8,56 un c=6,12.
Šķīdība
| Šķīdinātājs | Šķīdība g/100 g |
|---|---|
| Benzīns | Izšķīdīsim |
| Ūdens (0 °C) | 1,48 |
| Ūdens (20 °C) | 0,96 |
| Ūdens (25 °C) | 0,65 |
| Ūdens (40 °C) | 0,46 |
| Ūdens (60°C) | 0,38 |
| Ūdens (80 °C) | 0,22 |
| Oglekļa tetrahlorīds (0 °C) | 31,4 |
| Oglekļa tetrahlorīds (19 °C) | 17,61 |
| Oglekļa tetrahlorīds (40 °C) | 11 |
| Hloroforms | Labi šķīstošs |
| TiCl 4, SiCl 4, SnCl 4 | Izšķīdīsim |
Gaismā vai sildot, tas aktīvi (dažreiz ar sprādzienu) reaģē ar ūdeņradi saskaņā ar radikālu mehānismu. Hlora un ūdeņraža maisījumi, kas satur no 5,8 līdz 88,3% ūdeņraža, pēc apstarošanas eksplodē, veidojot hlorūdeņradi. Hlora un ūdeņraža maisījums nelielā koncentrācijā deg ar bezkrāsainu vai dzeltenzaļu liesmu. Maksimālā ūdeņraža-hlora liesmas temperatūra 2200 °C:
Cl 2 + H 2 → 2HCl 5Cl 2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl 2 → S 2 Cl 2 Cl 2 + 3F 2 (piem.) → 2ClF 3
Citas īpašības
Cl 2 + CO → COCl 2Izšķīdinot ūdenī vai sārmos, hlors dismutējas, veidojot hipohloru (un karsējot – perhlorskābi) un sālsskābi vai to sāļus:
Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO 3Cl 2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O Cl 2 + Ca(OH) 2 → CaCl(OCl) + H 2 O 4NH 3 + 3Cl 2 → NCl 3 + 3NH 4 Cl
Hlora oksidējošās īpašības
Cl 2 + H 2 S → 2 HCl + SReakcijas ar organiskām vielām
CH 3 -CH 3 + Cl 2 → C 2 H 6-x Cl x + HClPiestiprinās pie nepiesātinātiem savienojumiem, izmantojot vairākas saites:
CH2 =CH2 + Cl2 → Cl-CH2-CH2-Cl
Aromātiskie savienojumi ūdeņraža atomu aizvieto ar hloru katalizatoru (piemēram, AlCl 3 vai FeCl 3) klātbūtnē:
C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl
Hlora metodes hlora iegūšanai
Rūpnieciskās metodes
Sākotnēji rūpnieciskā hlora ražošanas metode balstījās uz Šēles metodi, tas ir, piroluzīta reakciju ar sālsskābi:
MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O 2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOH Anods: 2Cl - - 2е - → Cl 2 0 Katods: 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH-
Tā kā ūdens elektrolīze notiek paralēli nātrija hlorīda elektrolīzei, kopējo vienādojumu var izteikt šādi:
1,80 NaCl + 0,50 H 2 O → 1,00 Cl 2 + 1,10 NaOH + 0,03 H 2
Tiek izmantoti trīs hlora iegūšanas elektroķīmiskās metodes varianti. Divas no tām ir elektrolīze ar cieto katodu: diafragmas un membrānas metodes, trešā ir elektrolīze ar šķidro katodu (dzīvsudraba ražošanas metode). No elektroķīmiskās ražošanas metodēm vienkāršākā un ērtākā metode ir elektrolīze ar dzīvsudraba katodu, taču šī metode rada būtisku kaitējumu videi metāliskā dzīvsudraba iztvaikošanas un noplūdes rezultātā.
Diafragmas metode ar cieto katodu
Elektrolīzera dobums ir sadalīts ar porainu azbesta starpsienu - diafragmu - katoda un anoda telpās, kur attiecīgi atrodas elektrolizatora katods un anods. Tāpēc šādu elektrolizatoru bieži sauc par diafragmu, un ražošanas metode ir diafragmas elektrolīze. Piesātināta anolīta (NaCl šķīduma) plūsma nepārtraukti ieplūst diafragmas elektrolizatora anoda telpā. Elektroķīmiskā procesa rezultātā pie anoda, sadaloties halītam, izdalās hlors, un, sadaloties ūdenim, pie katoda izdalās ūdeņradis. Šajā gadījumā gandrīz katoda zona ir bagātināta ar nātrija hidroksīdu.
Membrānas metode ar cieto katodu
Membrānas metode būtībā ir līdzīga diafragmas metodei, bet anoda un katoda telpas atdala katjonu apmaiņas polimēra membrāna. Membrānas ražošanas metode ir efektīvāka nekā diafragmas metode, taču to ir grūtāk izmantot.
Dzīvsudraba metode ar šķidro katodu
Process tiek veikts elektrolītiskā vannā, kas sastāv no elektrolizatora, sadalītāja un dzīvsudraba sūkņa, kas savienoti ar komunikācijām. Elektrolītiskajā vannā dzīvsudrabs cirkulē dzīvsudraba sūkņa iedarbībā, izejot caur elektrolizatoru un sadalītāju. Elektrolīzera katods ir dzīvsudraba plūsma. Anodi - grafīts vai zemu nodilumu. Kopā ar dzīvsudrabu caur elektrolizatoru nepārtraukti plūst anolīta plūsma - nātrija hlorīda šķīdums. Hlorīda elektroķīmiskās sadalīšanās rezultātā pie anoda veidojas hlora molekulas, bet pie katoda izdalītais nātrijs izšķīst dzīvsudrabā, veidojot amalgamu.
Laboratorijas metodes
Laboratorijās hlora ražošanai parasti izmanto procesus, kuru pamatā ir hlorūdeņraža oksidēšana ar spēcīgiem oksidētājiem (piemēram, mangāna (IV) oksīds, kālija permanganāts, kālija dihromāts):
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 +8H 2O K 2Cr 2O 7 + 14HCl → 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O
Hlora uzglabāšana
Izgatavotais hlors tiek uzglabāts īpašās “tvertnēs” vai iesūknēts augstspiediena tērauda cilindros. Cilindriem ar šķidru hloru zem spiediena ir īpaša krāsa - purva krāsa. Jāņem vērā, ka, ilgstoši lietojot hlora balonus, tajos uzkrājas ārkārtīgi sprādzienbīstams slāpekļa trihlorīds, un tāpēc ik pa laikam hlora baloniem jāveic kārtējā mazgāšana un slāpekļa hlorīda tīrīšana.
Hlora kvalitātes standarti
Saskaņā ar GOST 6718-93 “Šķidrais hlors. Tehniskās specifikācijas" tiek ražotas šādas hlora kategorijas
Pieteikums
Hloru izmanto daudzās nozarēs, zinātnē un mājsaimniecības vajadzībām:
- Ražošanā polivinilhlorīds, plastmasas savienojumi, sintētiskā kaučuka, no kā izgatavo: stiepļu izolāciju, logu profilus, iepakojuma materiālus, apģērbu un apavus, linoleju un plates, lakas, iekārtas un putuplastu, rotaļlietas, instrumentu detaļas, būvmateriālus. Polivinilhlorīdu iegūst, polimerizējot vinilhlorīdu, ko mūsdienās visbiežāk ražo no etilēna ar hlora līdzsvarotu metodi, izmantojot starpproduktu 1,2-dihloretānu.
- Hlora balinošās īpašības ir zināmas jau sen, lai gan “balina” nevis pats hlors, bet gan atomu skābeklis, kas veidojas hipohlorskābes sadalīšanās laikā: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O.. Šī audumu, papīra, kartona balināšanas metode ir izmantota jau vairākus gadsimtus.
- Hlororganisko insekticīdu ražošana - vielas, kas iznīcina kultūraugiem kaitīgos kukaiņus, bet ir drošas augiem. Ievērojama daļa saražotā hlora tiek patērēta augu aizsardzības līdzekļu iegūšanai. Viens no svarīgākajiem insekticīdiem ir heksahlorcikloheksāns (bieži saukts par heksahlorānu). Šo vielu 1825. gadā pirmo reizi sintezēja Faradejs, taču praktisku pielietojumu tā atrada tikai vairāk nekā 100 gadus vēlāk - mūsu gadsimta 30. gados.
- To izmantoja kā ķīmisko kaujas līdzekli, kā arī citu ķīmisko kaujas līdzekļu ražošanai: sinepju gāzi, fosgēnu.
- Ūdens dezinfekcijai - “hlorēšana”. Visizplatītākā dzeramā ūdens dezinfekcijas metode; balstās uz brīvā hlora un tā savienojumu spēju inhibēt mikroorganismu enzīmu sistēmas, kas katalizē redoksprocesus. Dzeramā ūdens dezinfekcijai izmanto: hloru, hlora dioksīdu, hloramīnu un balinātāju. SanPiN 2.1.4.1074-01 nosaka šādas pieļaujamā brīvā hlora satura robežvērtības (koridoru) centralizētās ūdensapgādes dzeramajā ūdenī 0,3 - 0,5 mg/l. Virkne zinātnieku un pat politiķu Krievijā kritizē pašu krāna ūdens hlorēšanas koncepciju, taču nevar piedāvāt alternatīvu hlora savienojumu dezinficējošajai iedarbībai. Materiāli, no kuriem tiek izgatavotas ūdens caurules, atšķirīgi mijiedarbojas ar hlorētu krāna ūdeni. Brīvais hlors krāna ūdenī ievērojami samazina uz poliolefīna bāzes izgatavotu cauruļvadu kalpošanas laiku: dažāda veida polietilēna caurules, ieskaitot šķērssaistīto polietilēnu, lielas, kas pazīstamas kā PEX (PE-X). ASV, lai kontrolētu no polimērmateriāliem izgatavotu cauruļvadu ieplūdi ūdens apgādes sistēmās ar hlorētu ūdeni, tās bija spiestas pieņemt 3 standartus: ASTM F2023 attiecībā uz caurulēm, membrānām un skeleta muskuļiem. Šie kanāli veic svarīgas funkcijas šķidruma tilpuma regulēšanā, transepitēlija jonu transportēšanā un membrānas potenciālu stabilizācijā, kā arī ir iesaistīti šūnu pH uzturēšanā. Hlors uzkrājas viscerālajos audos, ādā un skeleta muskuļos. Hlors uzsūcas galvenokārt resnajā zarnā. Hlora uzsūkšanās un izdalīšanās ir cieši saistīta ar nātrija joniem un bikarbonātiem, un mazākā mērā ar mineralokortikoīdiem un Na + /K + -ATPāzes aktivitāti. Šūnās uzkrājas 10-15% no visa hlora, no kuriem 1/3 līdz 1/2 ir sarkanajās asins šūnās. Apmēram 85% hlora atrodas ārpusšūnu telpā. Hlors no organisma izdalās galvenokārt ar urīnu (90-95%), fekālijām (4-8%) un caur ādu (līdz 2%). Hlora izdalīšanās ir saistīta ar nātrija un kālija joniem un abpusēji ar HCO 3 - (skābes-bāzes līdzsvars).
Cilvēks patērē 5-10 g NaCl dienā. Cilvēka minimālā nepieciešamība pēc hlora ir aptuveni 800 mg dienā. Nepieciešamo hlora daudzumu mazulis saņem ar mātes pienu, kas satur 11 mmol/l hlora. NaCl ir nepieciešams sālsskābes ražošanai kuņģī, kas veicina gremošanu un iznīcina patogēnās baktērijas. Pašlaik hlora iesaistīšanās dažu cilvēku slimību rašanās procesā nav pietiekami pētīta, galvenokārt nelielā pētījumu skaita dēļ. Pietiek pateikt, ka nav izstrādāti pat ieteikumi par hlora ikdienas devu. Cilvēka muskuļu audos ir 0,20-0,52% hlora, kaulaudos - 0,09%; asinīs - 2,89 g/l. Vidusmēra cilvēka organismā (ķermeņa svars 70 kg) ir 95 g hlora. Katru dienu cilvēks ar pārtiku saņem 3-6 g hlora, kas vairāk nekā sedz šī elementa nepieciešamību.
Hlora joni ir vitāli svarīgi augiem. Hlors ir iesaistīts enerģijas metabolismā augos, aktivizējot oksidatīvo fosforilāciju. Tas ir nepieciešams skābekļa veidošanai fotosintēzes laikā ar izolētiem hloroplastiem un stimulē fotosintēzes palīgprocesus, galvenokārt tos, kas saistīti ar enerģijas uzkrāšanos. Hloram ir pozitīva ietekme uz skābekļa, kālija, kalcija un magnija savienojumu uzsūkšanos ar saknēm. Pārmērīgai hlora jonu koncentrācijai augos var būt arī negatīva puse, piemēram, samazināt hlorofila saturu, samazināt fotosintēzes aktivitāti, aizkavēt augu augšanu un attīstību Baskunchak hlors). Hlors bija viens no pirmajiem izmantotajiem ķīmiskajiem līdzekļiem
— Izmantojot analītiskās laboratorijas iekārtas, laboratorijas un rūpnieciskos elektrodus, jo īpaši: ESR-10101 atsauces elektrodus, kas analizē Cl- un K+ saturu.
Hlora vaicājumi, mēs atrodamies pēc hlora vaicājumiem
Mijiedarbība, saindēšanās, ūdens, reakcijas un hlora veidošanās
- oksīds
- risinājums
- skābes
- savienojumiem
- īpašības
- definīcija
- dioksīds
- formula
- svars
- aktīvs
- šķidrums
- viela
- pieteikumu
- darbība
- oksidācijas stāvoklis
- hidroksīds
