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 ( \text{NaCl} aquoso) para obter gás cloro ( \text{Cl}_2) e soda cáustica ( \text{NaOH}), 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:
2\,\text{Cl}^- \;\to\;\text{Cl}_2\;+\;2\,\text{e}^-.
Na câmara do cátodo (polo negativo) ocorre redução da água, gerando hidrogênio e íons hidróxido:
2\,\text{H}_2\text{O}\;+\;2\,\text{e}^-\;\to\;\text{H}_2\;+\;2\,\text{OH}^-.
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 \text{Cl}_2 com \text{OH}^-.

Passo 3

Componentes principais do reator de diafragma:
\bullet Ânodo metálico ou de grafite, onde entra a salmoura concentrada;
\bullet Cátodo (aço inox, ferro ou níquel), onde se adiciona água pura ou diluída;
\bullet Diafragma poroso, disposto verticalmente entre ânodo e cátodo;
\bullet Entradas e saídas de fluídos:
– Injetor de salmoura na câmara do ânodo;
– Saída de \text{Cl}_2 gasoso do topo do ânodo;
– Saída de efluente carregado de \text{OH}^- na base do cátodo;
– Coleta de \text{H}_2 gasoso no topo do cátodo;
\bullet Fonte de corrente contínua de 2 a 4 V e alta corrente.

Passo 4

Esquema simplificado do reator (vista em corte lateral):
Legenda: o diafragma permite passagem de \text{Na}^+ e \text{OH}^- mas retém principalmente o cloro dissolvido, evitando back-mixing.

Passo 5

Vantagens
\bullet Menor consumo de energia que célula mercúrio;
\bullet Geração simultânea de \text{Cl}_2, \text{H}_2 e \text{NaOH} sem contaminação metálica;
\bullet Tecnologia bem estabelecida e de custo de investimento moderado.
Desvantagens
\bullet Pureza da soda cáustica é menor ( \approx 12 14 % m/m), pois carrega traços de NaCl;
\bullet Diafragma de amianto gera resíduos tóxicos (nas versões antigas);
\bullet 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 \text{Cl}_2 a partir de \text{Cl}^-, e no cátodo forma-se \text{H}_2 e \text{OH}^- 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 \text{NaOH} e problemas ambientais do material do diafragma.

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