Кастнер процесс - Castner process

Не путать с Кастнер – Келлнер процесс.
Схема технологического аппарата Кастнера

В Кастнер процесс это процесс изготовления натрий металл от электролиз расплавленного едкий натр примерно при 330 ° C. Ниже этой температуры расплав затвердеет; выше этой температуры расплавленный натрий начнет растворяться в расплаве.

История

Процесс Кастнера для производства металлического натрия был введен в 1888 г. Гамильтон Кастнер. В то время (до введения в том же году Процесс Холла-Эру ) в основном металлический натрий использовался в качестве Восстановитель производить алюминий из очищенных руд. Процесс Кастнера снизил стоимость производства натрия по сравнению со старым методом восстановления карбонат натрия при высокой температуре с использованием углерод.[1] Это, в свою очередь, снизило стоимость производства алюминия, хотя метод восстановления натрием по-прежнему не мог конкурировать с Hall-Héroult. Тем не менее, процесс Кастнера продолжался, поскольку Кастнер находил новые рынки сбыта натрия. В 1926 г. Даунс ячейка заменил процесс Кастнера.[2]

Детали процесса

На схеме изображен керамический тигель со стальным цилиндром, подвешенным внутри. Катод (C) и анод (A) изготовлены из железа или никеля. Температура ниже внизу и выше вверху, так что гидроксид натрия находится в твердом состоянии в горловине (B) и является жидким в корпусе сосуда. Металлический натрий образуется на катоде, но он менее плотный, чем электролит из расплавленного гидроксида натрия. Проволочная сетка (G) ограничивает скопление металлического натрия в верхней части устройства для сбора (P).[3] Катодная реакция

2Na+ + 2e− → 2Na

Анодная реакция

2OH− → ½O2 + H2O + 2e−

Несмотря на повышенную температуру, часть образующейся воды остается растворенной в электролите.[4] Эта вода диффундирует по электролиту и приводит к обратной реакции, происходящей с электролизованным металлическим натрием:

Na + H2O → ½H2 + Na+ + ОН−

с водород газ также накапливается в (P). Это, конечно, снижает эффективность процесса.

Рекомендации

  1. ^ Изготовитель и строитель / Том 20, Выпуск 9, 1888 г.
  2. ^ Химия пещерного человека: Dow Electrochemicals
  3. ^ Ньюэлл, Лайман С. Описательная химия стр. 285; Д. К. Хит и компания, издатель
  4. ^ Патент США 4276145