Descreva o modelo de diafragma para obtenção do gás cloro e soda caustica; mostrando as vantagens e desvantagens. (Obs.: monte um esquema para o reator, indicando quais são os seus componentes)
Passo 1
O enunciado pede para descrever o modelo de diafragma usado na eletrólise de salmoura (
aquoso) para obter gás cloro (
) e soda cáustica (
), apontando também vantagens e desvantagens. Vamos revisar o princípio eletroquímico da célula de diafragma, identificar seus componentes e montar um esquema simplificado do reator.
Passo 2
No modelo de diafragma ocorre eletrólise em meio contendo salmoura. Na câmara do ânodo (polo positivo) ocorre oxidação dos íons cloreto:
Na câmara do cátodo (polo negativo) ocorre redução da água, gerando hidrogênio e íons hidróxido:
O diafragma, normalmente de material poroso (ex.: amianto ou polipropileno comprimido), separa fisicamente as duas câmaras, permitindo a passagem de íons mas evitando a mistura imediata de
com
.
Passo 3
Componentes principais do reator de diafragma:
Ânodo metálico ou de grafite, onde entra a salmoura concentrada;
Cátodo (aço inox, ferro ou níquel), onde se adiciona água pura ou diluída;
Diafragma poroso, disposto verticalmente entre ânodo e cátodo;
Entradas e saídas de fluídos:
– Injetor de salmoura na câmara do ânodo;
– Saída de gasoso do topo do ânodo;
– Saída de efluente carregado de na base do cátodo;
– Coleta de gasoso no topo do cátodo;
Fonte de corrente contínua de
a
V e alta corrente.
– Injetor de salmoura na câmara do ânodo;
– Saída de
– Saída de efluente carregado de
– Coleta de
Passo 4
Esquema simplificado do reator (vista em corte lateral):
Legenda: o diafragma permite passagem de
e
mas retém principalmente o cloro dissolvido, evitando back-mixing.
Passo 5
Vantagens
Menor consumo de energia que célula mercúrio;
Geração simultânea de
,
e
sem contaminação metálica;
Tecnologia bem estabelecida e de custo de investimento moderado.
Desvantagens
Pureza da soda cáustica é menor (
–
% m/m), pois carrega traços de NaCl;
Diafragma de amianto gera resíduos tóxicos (nas versões antigas);
Necessidade de descontaminação e tratamento do efluente salino residual.
Resposta
O modelo de diafragma consiste numa célula de eletrólise com duas câmaras separadas por um diafragma poroso. No ânodo gera-se
a partir de
, e no cátodo forma-se
e
a partir da água. O diafragma evita a mistura imediata dos produtos, mas permite a passagem de íons. As principais vantagens são menor consumo de energia e simplicidade construtiva; as desvantagens são pureza moderada da
e problemas ambientais do material do diafragma.