Le fasi del processo sono :
- parziale elettrolisi del cloruro di sodio contenuto nell'acqua di mare o salamoia che viene fatta fluire tra strati di elettrodi (anodi e catodi) in un elettrolizzatore connesso ad una sorgente di corrente continua.
- reazioni chimiche che avvengono nell'elettrolizzatore tra il cloro e la soda caustica prodotti dall'elettrolisi.
Meccanismo della reazione
La corrente continua, passando attraverso l'acqua di mare o la salamoia che fluisce nell'elettrolizzatore dove il cloruro di sodio viene completamente dissociato in Na+ e Cl-, genera le seguenti reazioni elettrochimiche e chimiche:
Reazioni primarie :
all'anodo : produzione di cloro
2Cl- ----> Cl2 + 2e-
al catodo : sviluppo di idrogeno e formazione di idrossido
2H2O + 2e- ----> H2 + 2OH-
Reazione chimica : gli ioni di cloro ed idrossido reagiscono nell'elettrolizzatore e formano ipoclorito
Cl2 + 2OH- ----> Cl- + ClO- + H2O
Bilancio di massa generale : produzione di ipoclorito
NaCl + H2O = NaClO + H2
Reazioni secondarie :
Contemporaneamente alle reazioni primarie di cui sopra possono avvenire reazioni chimiche ed elettrochimiche secondarie :
Decomposizione termica ipoclorito :
2ClO- ----> 2Cl- + O2
Ossidazione ipoclorito :
3ClO- ----> ClO3- + 2Cl-
Sviluppo di ossigeno all'anodo :
4OH- ----> 2H2O + O2 + 4e-
Riduzione dell'ipoclorito al catodo :
ClO- + H2O + 2e- ----> Cl- + 2OH-
Le condizioni di esercizio sono tali che queste reazioni secondarie sono minime. Comunque, il loro effetto fa sì che aumenti leggermente la corrente richiesta per produrre cloro attivo. Inoltre, alcuni cationi presenti nell'acqua di mare, come per esempio calcio, magnesio, e metalli pesanti, possono formare idrossidi e carbonati in forma di solidi sospesi che sono generalmente portati via dalla corrente dell'acqua di mare stessa all'interno dell'elettrolizzatore. A volte questi solidi sospesi possono causare incrostazioni sugli elettrodi che però possono essere facilmente rimosse effettuando un lavaggio periodico dell'elettrolizzatore con una soluzione di acido cloridrico.
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