CHLORE
Fabrication industrielle
On se limitera à indiquer le principe de sa préparation la plus importante : l' électrolyse de solutions aqueuses de chlorure de sodium, ou de potassium, et à décrire deux modes de réalisation.
Lors de l'électrolyse d'une solution de chlorure de sodium, tout se passe comme s'il se formait du chlore à l' anode et du sodium à la cathode, lequel en présence d'eau donne de l'hydrogène et de la soude. En l'absence de précautions spéciales, la soude et le chlore risquent de donner lieu, par suite de réactions secondaires, à la formation d'hypochlorite et de chlorate. Pour éviter ces réactions, on a recours à deux procédés : le procédé au diaphragme ou aux membranes et le procédé à cathode de mercure, dont les réactions peuvent être schématisées ainsi :
– procédé au diaphragme
– procédé à cathode de mercure
Procédé au diaphragme
Une couche d' amiante, parfois additionné d'une charge (sulfate de baryum, par exemple), montée sur une toile métallique ou une tôle perforée formant cathode, isole celle-ci de l'anode en s'opposant à la diffusion de la soude vers cette dernière : ce diaphragme, perméable aux ions, augmente cependant la résistance du bain et cela d'autant plus qu'il devient moins poreux par suite de la précipitation de chaux et de magnésie, consécutive à une purification incomplète des saumures.
Aux divers types de cellules classiques à diaphragme filtrant vertical, on a de plus en plus substitué les cellules Hooker, employées aux États-Unis depuis 1919 et introduites en France en 1945. Elles ne présentent pas l'inconvénient majeur inhérent à la plupart de ces appareils : un montage long et délicat.
Cellule Hooker
Encyclopædia Universalis France
La cellule Hooker de type S3, qui a 1,5 m de largeur et 1,2 m de hauteur, comprend trois parties indépendantes : le fond portant les anodes, le porte-cathodes et le chapeau.
Le fond de la cuve est constitué par un bac en béton sur lequel est fixé par de l'asphalte le bloc anodique, qui comprend une barre d'arrivée de courant en cuivre et deux rangées de 15 anodes. Les anodes étaient initialement en graphite, encastrées dans un lit de plomb. Par suite de la formation de faibles quantités d'oxygène à l'anode, cette dernière était attaquée, avec formation d'oxyde de carbone souillant le chlore ; les anodes s'usaient en se délitant et devaient être changées après une année de fonctionnement. On leur a substitué les anodes dites D.S.A. (dimensionnellement stables) en titane platiné (ou ruthénié), qui, théoriquement inusables, sont changées bien moins souvent (tous les dix ans et non plus tous les ans) que les anodes en graphite et ne donnent pas naissance à de l'oxyde de carbone.
Le porte-cathodes comporte un cadre s'adaptant sur le fond et deux peignes dont les dents, qui forment cathodes, s'intercalent entre les anodes. Ces dents comprennent une armature en tôle d'acier, dont la partie creuse constituera le compartiment cathodique d'où s'écoulera la soude et d'où se dégagera l'hydrogène, et sur laquelle est fixé le diaphragme. Pour fabriquer celui-ci, on plonge le bloc cathodique dans une suspension sodique d'amiante et on aspire sur le collecteur d'hydrogène, de façon à appliquer l'amiante sur la tôle d'acier. Le chapeau est mis en place et la cellule est prête.
La saumure à 315-320 grammes de NaCl par litre, dont on a éliminé la chaux et la magnésie par addition de soude, et éventuellement les sulfates par BaCl2, arrive en haut, par un diaphragme en tantale qui règle son débit et recouvre les électrodes portées à 80-85 0C par effet Joule.
Une telle cellule, qui peut fonctionner sous 30 000 ampères, travaille sous 3,45 V (tension théorique : 2,33 V) en donnant environ 900 kilogrammes de chlore par jour.
Un atelier[...]
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Écrit par
- Henri GUÉRIN : ingénieur de l'École supérieure de physique et chimie industrielles, professeur honoraire de l'université de Paris-XI
Classification
Médias
Chlore : propriétés physiques
Encyclopædia Universalis France
Électrolyse
Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.
Cellule Hooker
Encyclopædia Universalis France
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