化学性质(二)丨次氯酸 膜电池技术
膜电池技术
离子交换膜由仅允许正离子通过的聚合物制成。
这意味着只有来自氯化钠溶液的钠离子可以穿过膜,而不是氯离子。
这样做的好处是:在右侧隔室中形成的氢氧化钠溶液不会被任何氯化钠溶液污染。所使用的氯化钠溶液必须是纯净的。如果含有任何其他金属离子,它们也会穿过膜,并因此污染氢氧化钠溶液。
氢在阴极产生 :
2H+(aq) + 2e- → H2(g)
氢氧化钠在阴极产生 :
Na+(aq) + OH-(aq) → NaOH(aq)
氯在阳极生成 :
2Cl-(aq) - 2e- → Cl2(g)
由于反应,它会被一些氧气污染 :
4OH-(aq) - 4e- → 2H2O(l) + O2(g)
向水中加入氯使盐酸(HCl)和次氯酸(HOCl):
Cl2(g) + H2O ⇌ HOCl(aq) + HCl(aq)
Cl2(g) + 4 OH− ⇌ 2 ClO-(aq) + 2 H2O(l) + 2 e−
Cl2(g) + 2 e− ⇌ 2 Cl-(aq)
pH值可以指示存在于水溶液中的游离氯物质的种类。
在5-6的pH下,氯物质几乎是100%次氯酸(HOCl);
pH值降至5以下时,它开始转化为Cl2(氯气);
高于6的pH值时,它开始转变为次氯酸根离子(OCl-)。
“ 次氯酸是一种弱酸(pKa约为7.5),意味着它轻微地解离氢和次氯酸根离子,如方程式所示:HOCl ⇌ H+ + OCl- “
在pH 6.5和8.5之间,这种解离是不完全的,并且HOCl和OCl-物质都存在一定程度。
低于6.5的pH值时,不发生HOCl的解离;
高于8.5的pH时,完全解离成OCl-。
由于HOCl的杀菌效果远高于OCl-,所以优选在较低pH下氯化。次氯酸(HOCl)的杀菌效率远高于次氯酸根离子(OCl-)的杀菌效率。
如上所述,HOCl和OCl-之间的氯物质的分布由pH决定。
因为HOCl在低pH下占优势,所以氯化在低pH下提供更有效的消毒。在高pH值时,OCl占主导地位,导致消毒效率降低。
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