氯堿工業(yè)的化學(xué)原理與發(fā)展史

,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大片藍(lán)色的海洋之中,是“歷史留給人類的資源儲備”,海洋是美麗的，,也是富饒的,開發(fā)海水中的鹵素資源,水資源,生物資源,能源,礦產(chǎn)資源,化學(xué)資源,1500萬噸,45億噸,可用1萬年,0.545mol/L,0.468mol/L,海洋元素,航空航天,1.以離子形式存在,2.總量大,3.濃度小,需富集（濃縮、萃取、吸附）,海水中化學(xué)元素的分布特點,一、海水曬鹽,海水中含量最高的是:,含量最高的金屬元素是：,1、海水曬鹽的方法,（1）古代：,煮海為鹽,鹽田法,（2）現(xiàn)代：,太陽能蒸發(fā)法（鹽田法）課本23頁,蒸餾法、電滲析法、冷凍法,NaCl,Na,普通海水的密度是：,1.026g/ml,海鹽認(rèn)識歷程,幾十萬年以前，海邊的猿人是最早開始有意識地吃鹽。,黃帝時（約5000年前），諸侯夙沙氏，始以“煮海為鹽”。,明朝末年（16371654年），宋應(yīng)星的天工開物詳細(xì)記載了食鹽的提取方法。,古代“鹽”字有”臣“、人”、“鹵”、“皿”四個部分組成。,結(jié)晶,蒸發(fā)溶劑結(jié)晶：,冷卻熱飽和溶液,：,溶解度受溫度影響較小的,溶解度受溫度影響較大的,2、原理：蒸發(fā)溶劑結(jié)晶,問題：能不能把,鹵水直接曬干,得到,NaCl,？,原因：,必須控制海水的密度,密度控制法,根,據(jù),據(jù),上,上,表,表,回,回,答,答,：,：,為,為,了,了,使,使,得,得,到,到,的,的,粗,粗,鹽,鹽,中,中,除,除,氯,氯,化,化,鈉,鈉,外,外,含,含,雜,雜,質(zhì),質(zhì),較,較,少,少,，,，,實,實,際,際,生,生,產(chǎn),產(chǎn),中,中,鹵,鹵,水,水,的,的,密,密,度,度,應(yīng),應(yīng),控,控,制,制,在,在,什,什,么,么,范,范,圍,圍,？,？,3,、,、,海,海,水,水,密,密,度,度,應(yīng),應(yīng),控,控,制,制,在,在,：,：,1.21g/ml,1.26g/ml,之,之,間,間,（,（,以,以1.22g/ml,為,為,最,最,佳,佳,）,）,原,因,因,：,：,這,這,個,個,范,范,圍,圍,內(nèi),內(nèi)NaCl,析,析,出,出,量,量,多,多,，,，,雜,雜,質(zhì),質(zhì),析,析,出,出,量,量,少,少,4,、,、,海,海,水,水,曬,曬,鹽,鹽,得,得,到,到,的,的,食,食,鹽,鹽,是,是粗,鹽,鹽，,主,主,要,要,是,是NaCl,（,（78%,）,）,還,還,含,含,有,有MgCl,2,、MgSO,4,、,、,CaSO,4,和,難,難,溶,溶,性,性,物,物,質(zhì),質(zhì),，,，,必,必,須,須,經(jīng),經(jīng),過,過_.,粗,鹽,鹽,提,提,純,純,思,考,考,問,題,題,：,：,在,在,這,這,個,個,密,密,度,度,范,范,圍,圍,內(nèi),內(nèi),析,析,出,出,的,的,食,食,鹽,鹽,中,中,有,有,哪,哪,些,些,雜,雜,質(zhì),質(zhì),？,？,粗,粗,鹽,鹽,提,提,純,純,（,（,除,除,去,去,泥,泥,沙,沙,）,）,提,純,純,步,步,驟,驟,：,：溶,解,解,過,過,濾,濾,蒸,蒸,發(fā),發(fā),過,濾,濾,要,要,點,點,：,：一,貼,貼,二,二,低,低,三,三,靠,靠,一,貼,貼:,濾,濾,紙,紙,緊,緊,貼,貼,漏,漏,斗,斗,內(nèi),內(nèi),壁,壁,。,。,二,低,低:,濾,濾,紙,紙,上,上,沿,沿,低,低,于,于,漏,漏,斗,斗,口,口,溶,溶,液,液,液,液,面,面,低,低,于,于,濾,濾,紙,紙,上,上,沿,沿,。,。,三,靠,靠:,漏,漏,斗,斗,頸,頸,下,下,端,端,緊,緊,靠,靠,承,承,接,接,濾,濾,液,液,的,的,燒,燒,杯,杯,的,的,內(nèi),內(nèi),壁,壁,引,引,流,流,的,的,玻,玻,璃,璃,棒,棒,下,下,端,端,輕,輕,靠,靠,濾,濾,紙,紙,三,三,層,層,一,一,側(cè),側(cè);,盛,盛,待,待,過,過,濾,濾,的,的,燒,燒,杯,杯,口,口,靠,靠,在,在,玻,玻,璃,璃,棒,棒,的,的,中,中,下,下,部,部,。,。,蒸發(fā)要點：不停攪拌,；,；出現(xiàn)較多,固,固體時停止,加,加熱用余熱,蒸,蒸干。,BaCl,2,Ba,2,Mg,2+,Ca,2+,SO,4,2-,Mg(OH),2,BaSO,4,CaCO,3,NaOH,Na,2,CO,3,粗鹽（含泥,沙,沙、Ca,2+,、Mg,2+,、SO,4,2-,）,除雜原則：,1.不引入,新,新雜質(zhì);,2.加入試,劑,劑必須適當(dāng),過,過量;,3.新引入,的,的雜質(zhì)必須,通,通過后面所,加,加試劑加以,除,除去,。,OH,CO,3,2,NaCl,（Ca,2+,、Mg,2+,、SO,4,2-,）,過濾,?,NaCl,粗鹽提,純,純（除去可,溶,溶性雜質(zhì)）,粗鹽提,純,純（除去可,溶,溶性雜質(zhì)）,NaOH,溶液,BaCl,2,溶液,Na,2,CO,3,溶液,Na,+,C,l,-,Ca,2+,Mg,2+,SO,4,2-,Na,+,C,l,-,Ca,2+,Mg,2+,Ba,2,BaSO,4,Na,+,C,l,-,Mg,2+,CO,3,2,BaSO,4,CaCO,3,BaCO,3,MgCO,3,Na,+,C,l,-,CO,3,2,OH,BaSO,4,CaCO,3,BaCO,3,Mg(OH),2,稀鹽酸,(調(diào)pH),Na,+,C,l,-,苦鹵1.22g/mL,(含Na,+,、Ca,2+,、Mg,2+,、K,+,、SO,4,2-,、Cl,-,、Br,-,),海水曬鹽,海水,1.026g/mL,粗鹽（含泥,沙,沙、Ca,2+,、Mg,2+,、SO,4,2-,）,苦鹵,1.21,1.26g/mL,曬,精鹽,精制,食用,氯堿工業(yè),提鎂,提溴,氯堿產(chǎn)品的,主,主要用途示,意,意圖,二、氯堿工,業(yè),業(yè)的化學(xué)原,理,理,電解飽和食,鹽,鹽水,飽和食鹽水和酚酞試液,+,直流電源,陰極,陽極,電極判,斷方法,電極名稱,實驗現(xiàn)象,與電源,負(fù)極,相連,陰極,與電源,正極,相連,陽極,電極判,斷方法,電極名稱,實驗現(xiàn)象,與電源,負(fù)極,相連,陰極,陰極區(qū),溶液變紅,產(chǎn)生,無色氣體,與電源,正極,相連,陽極,刺激性氣味氣體,二、氯堿工,業(yè),業(yè)的化學(xué)原,理,理,電解飽和食,鹽,鹽水,滴有酚酞的飽和食鹽水,+,直流電源,陰極,陽極,電極判,斷方法,電極名稱,實驗現(xiàn)象,檢驗方法,電極產(chǎn)物,與電源,負(fù)極相連,陰極,陰極區(qū),溶液變紅,滴加酚酞試液,溶液變紅,NaOH,產(chǎn)生,無色氣體,與電源,正極相連,陽極,刺激性氣味氣體,二、氯堿工,業(yè),業(yè)的化學(xué)原,理,理,電解飽和食,鹽,鹽水,電極判,斷方法,電極名稱,實驗現(xiàn)象,檢驗方法,電極產(chǎn)物,與電源,負(fù)極相連,陰極,陰極區(qū),溶液變紅,滴加酚酞試液,溶液變紅,NaOH,產(chǎn)生,無色氣體,與電源,正極相連,陽極,刺激性氣味氣體,濕潤的淀粉-,KI,試紙靠近導(dǎo)管口，試紙變藍(lán),Cl,2,二、氯堿工,業(yè),業(yè)的化學(xué)原,理,理,電解飽和食,鹽,鹽水,電極判,斷方法,電極名稱,實驗現(xiàn)象,檢驗方法,電極產(chǎn)物,與電源,負(fù)極相連,陰極,陰極區(qū),溶液變紅,滴加酚酞試液,溶液變紅,NaOH,產(chǎn)生,無色氣體,收集導(dǎo)管口產(chǎn)生的氣體，靠近火焰時有爆鳴聲,H,2,與電源,正極相連,陽極,刺激性氣味氣體,濕潤的淀粉-,KI,試紙靠近導(dǎo)管口，試紙變藍(lán),Cl,2,二、氯堿工,業(yè),業(yè)的化學(xué)原,理,理,電解飽和食,鹽,鹽水,精制飽和,NaCl,溶液,陽 極,陰 極,總反應(yīng)：,2NaCl+2H,2,O,2NaOH+H,2,+Cl,2,通電,陰極,陽極,+,電,離,離,電離：物質(zhì)溶于,水,水或受熱熔,化,化時，離解,成,成自由移動,的,的離子的過,程,程。,電離方程式,：,：用化學(xué)式和,離,離子符號表,示,示電離過程,的,的式子。,如：,NH,4,Cl,NH,4,+,+Cl,、H,2,O,OH,+,H,+,練習(xí)：書寫,NaCl、H,2,SO,4,、Al,2,(SO,4,),3,、Ba(OH),2,的電離方程,式,式。,精制飽和,NaCl,溶液,H,+,Na,+,Cl,OH,NaCl,Cl,+Na,+,H,2,O,OH,+,H,+,2H,+,+2e H,2,2Cl,2e,Cl,2,總反應(yīng)：,2NaCl+2H,2,O,2NaOH+H,2,+Cl,2,通電,陰極,陽極,陽 極,陰 極,+,e,e,三、氯堿工,業(yè),業(yè)發(fā)展史,1807年英國著名化,學(xué),學(xué)家戴維在,研,研究電解食,鹽,鹽水時，除,了,了得到氫氧,化,化鈉溶液外,，,，還得到了,純,純凈的氯氣,和,和氫氣，從,而,而為氯堿工,業(yè),業(yè)的誕生打,下,下了理論和,實,實驗基礎(chǔ)。,1890年在德國建成,第,第一個制氯,工,工廠。,1893年在美國紐約,建,建成第一個,采,采用隔膜法,電,電解食鹽水,制,制取燒堿和,氯,氯氣的工廠,。,。,1929年,實,實業(yè)家吳蘊,初,初集資在上,海,海創(chuàng)建天原,電,電化廠，生,產(chǎn),產(chǎn)燒堿、鹽酸,、,、漂白粉三種產(chǎn)品。,1940年,，,，抗戰(zhàn)，內(nèi),遷,遷四川，在,重,重慶建成重,慶,慶天原電化,廠,廠。1943年，建成,宜,宜賓天原電,化,化廠。1946年，在,上,上海恢復(fù)了,天,天字號天原,電,電化廠的生,產(chǎn),產(chǎn)。,1956年,天,天原電化廠,更,更名為上海,天,天原化工廠,。,。,2000年,從,從上海長寧,區(qū),區(qū)天山路搬,遷,遷到位于杭,州,州灣的國家,級,級上海化工,園,園區(qū)，完成,產(chǎn),產(chǎn)業(yè)升級。,中國第一家,氯,氯堿廠,精制飽和,NaCl,溶液,H,2,NaOH,Cl,2,總反應(yīng)：,2NaCl+2H,2,O,2NaOH+H,2,+Cl,2,通電,陰極,陽極,陽 極,陰 極,+,e,e,+,Cl,2,Cl,2,Cl,H,2,Na,+,H,+,OH,淡鹽,水,水,NaOH,溶液,精制,飽,飽和,NaCl,溶液,H,2,O,（含,少,少量,NaOH,）,陽離,子,子交,換,換膜,陽 極,金屬鈦網(wǎng),陰 極,碳鋼網(wǎng),陽極,室,室,陰極,室,室,陽離,子,子交,換,換膜,電,電解,槽,槽,陽離,子,子交,換,換膜,電,電解,法,法流,程,程圖,陽離,子,子膜,電,電解,車,車間,1、,主,主體,設(shè),設(shè)備,：,：離,子,子膜,電,電解,槽,槽,簡單,構(gòu),構(gòu)造,：,：,陽極,：,：金,屬,屬鈦,網(wǎng),網(wǎng)(,涂,涂鈦,釕,釕氧,化,化物),陰極,：,：碳,鋼,鋼網(wǎng)(有,鎳,鎳涂,層,層),陽離,子,子交,換,換膜,：,：只,允,允許陽離,子,子通,過，,把,把電,解,解槽,隔,隔成,陰,陰極,室,室和,陽,陽極,室,室。,(1)防止Cl,2,和H,2,混合而引起爆炸；,(2)避免Cl,2,與NaOH反應(yīng)生成NaClO，影響NaOH的產(chǎn)量；,(3),2、陽離子交換膜的作用：,避免Cl,-,近入,陰,陰極,區(qū),區(qū)導(dǎo),致,致制,得,得的NaOH,不,不純,。,。,離子,膜,膜電,解,解法,離子,膜,膜電,解,解法,6、,優(yōu),優(yōu)點,：,：,投資,費,費用,、,、能,耗,耗、,污,污染,都,都較,低,低，,產(chǎn),產(chǎn)品,質(zhì),質(zhì)量,較,較好,。,。,5、添加物質(zhì)：,飽和食鹽水、稀NaOH溶液,4、產(chǎn)品：,H,2,、Cl,2,、NaOH溶液,3、基本原理：,陰極：2H,+,+2e,-,=H,2,陽極：2Cl,-,-2e,-,=Cl,2,2NaCl+2H,2,O 2NaOH+Cl,2,+H,2,通電,隔膜,電,電解,法,法,1、,生,生產(chǎn),的,的主,體,體設(shè),備,備：石棉,隔,隔膜,電,電解,槽,槽,3、,添,添加,原,原料,陽極,區(qū),區(qū)：,A（,飽,飽和,食,食鹽,水,水）,投資多、能耗較高，產(chǎn)品燒堿中會含有雜質(zhì)食鹽。,5、缺點,2、,原,原理,4、產(chǎn)品,陽極區(qū)：,陰極區(qū)：,B（Cl,2,）,C（H,2,）、,D（NaOH,、,、NaCl溶,液,液）,水銀,電,電解,法,法,基本,原,原理,：,：,解汞,槽,槽：2Na+2H,2,O=2NaOH+H,2,電解,槽,槽：,陰,陰極,：,：2Na,+,+2e,-,=2