In this work, the formation and effects of chlorate ion were studied over hydrogen
evolution reaction (HER), focusing for the chlorine and alkalis production by diaphragm
process, using a pilot and bench cells, respectively.
Studies in pilot cell revealed that chlorate formation is dependent of NaOH
concentration in liquor and brine dwelling time. It was also observed that the NaOH
concentration increase in the cathodic side provoked decreasing of diaphragm structure
lifetime. This phenomenon reduced the blockage efficiency to back migration and
consequently, increasing NaOH concentration in the anodic chamber, further increase in
the undesirable parallels reaction rate, for example, the chlorate formation.
After formation of chlorate in the anodic chamber the migration to the cathodic
side is inevitable. Therefore to complete the studies we decided to verify the influence
the chlorate, in bench cell, in the cathodic side, specifically for HER process. Potential
polarization experiments in presence of chlorate, evidenced effects of HER wave
displacement over SAE1020 mild steel carbon steel plate employed in industrial cells
for chlorine and alkalis production using diaphragm process. Alternatively to SAE1020,
other duplex alloys like SAF2205, SAF2304 and SAF2507 were also investigated.
SAF2205 alloy presented a very interesting electrocatalytic response for HER.
Pilot cell results pointed for the problem detected with the NaOH migration to the
anodic side of cell, and invoked the single possibility to solve this problem - the changing
of diaphragm cell separator. Bench experiments revealed chlorate influence on HER
over SAE1020 carbon steel, claiming for urgent developing of alternative
materials/cathodes with chlorate-immune character. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Esse trabalho estuda a formação e os efeitos de íon clorato sobre a reação de
desprendimento de hidrogênio (RDH) com ênfase para a produção de cloro-soda por
processo de diafragma, com a utilização de célula piloto e de bancada,
respectivamente.
Os estudos em célula piloto revelaram que a formação de clorato é dependente
da concentração de hidróxido de sódio no licor de célula e do tempo de residência da
salmoura. Observou-se também que o aumento da concentração de hidróxido de sódio
no lado catódico provoca envelhecimento prematuro da estrutura do diafragma, e este
fenômeno reduz a eficiência do bloqueio à back migration de forma mais intensa. Esta
perda de eficiência promove uma maior alcalinização do anólito, e consequentemente,
um aumento nas velocidades das reações paralelas indesejáveis, como por exemplo, a
formação de clorato.
Uma vez formado clorato no compartimento anódico, sua percolação para o lado
catódico é inevitável. Por essa razão, optou-se por fazer estudos de bancada do
processo catódico, particularmente na região de RDH. Os dados de polarização
revelaram a dependência da RDH em presença de clorato sobre o aço carbono
SAE1020, atualmente empregado nas células industriais no processo de diafragma
para produção de cloro-soda. Alternativamente ao SAE1020, foram estudadas as ligas
duplex SAF2205, SAF2304 e SAF2507. Os estudos de polarização mostraram a
dependência da RDH para as ligas SAF2304 e SAF2507, por outro lado, a liga
SAF2205 apresentou resposta eletrocatalítica para o desprendimento de hidrogênio.
Os estudos em célula piloto mostram que a queda de rendimento de produção é
observada de forma mais imediata na parte anódica do processo, e fica evidenciada a
importância de otimização do separador de diafragma. Nos experimentos de bancada
foi constatada a influência do clorato sobre a RDH para o SAE1020, mostrando a
necessidade de materiais alternativos que não apresentem susceptibilidade em
presença de clorato.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/1082 |
| Date | 10 February 2006 |
| Creators | Lima, Phabyanno Rodrigues |
| Contributors | Tonholo, Josealdo, http://lattes.cnpq.br/6333407087554681, Zanta, Carmem Lúcia de Paiva e Silva, http://lattes.cnpq.br/2268382620314191, Carvalho, Sandra Helena Vieira de, http://lattes.cnpq.br/3726839467177985, Vilar, Eudesio Oliveira, http://lattes.cnpq.br/6363257813968241, Oliveira, Paulo César Costa de, http://lattes.cnpq.br/0262501860160289 |
| Publisher | Universidade Federal de Alagoas, BR, Química; Biotecnologia, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, UFAL |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFAL, instname:Universidade Federal de Alagoas, instacron:UFAL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/1082/1/PhabyanoRodriguesLima.pdf, bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/1082/2/PhabyanoRodriguesLima.pdf.txt |
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