自行电解氯化钠溶液制备含氯消毒液的可能性谈讨

kono星烬da!!!

写在前面，电解食盐水这个实验在化学圈可以说臭名昭著。无数理论知识不过关的小学朋友本来想要尝试一下制取氧气，不料却制取了人类第一种大规模在战场上使用的毒气。化学圈的朋友们也因这种不对自己的生命安全负责的行为尊称他们为:锑（原子序数51，元素符号为Sb）。
十个电解九个锑，还有一个赵明毅。
(赵明毅是超理学创始者，曾经发明了多种物质，如超盐酸HCl10,酸性的碱和碱性的酸,更是伟大的字母守恒定律的发现者。)
因此小生要强调:对自己的生命安全负责，进行化学反应之前一定要查阅相关资料，确保扎实的理论基础，只有这样才可以处理反应中的部分突发情况。在没有专业电源，电极电流调控设备，尾气吸收设备，防爆排风设备的情况下，除非特殊情况。禁止任何电解实验。本文只是提供小生自己的经验，供大家参考。
  在大家不是急需消毒剂的情况下，请勿模仿！请勿模仿！请勿模仿！
   小生衷心希望大家迫不得已要利用电解食盐水都方法来制备消毒剂的情况不会出现！

kono星烬da!!!

但是我们聚集到这个论坛肯定是为了防患于未然，而看到这里，各位朋友们可能会对电解食盐水这种行为产生抵触。但生产了大部分次氯酸钠的也正是这个反应，以电解食盐水制备次氯酸钠这一工艺已经形成了行业技术标准。虽然这个反应会产生易爆气体（H2）与有毒气体(Cl2),但这不代表完全无法排除这个实验的风险。小生认为，在我们极度缺乏消毒剂时，合理的操作，完全可以让我们低危险的利用电解食盐水这个反应制造一些含氯消毒剂，并起到一定的救急作用。

kono星烬da!!!

“无隔膜法制备次氯酸钠的反应机理可分为5部分：
（1）扩散传质——H2O和Cl-向阳极表面的传递以及H+向阴极表面的传递；
（2）表面转化——H2O和Cl-在阳极表面的吸附以及H+在阴极表面的吸附；
（3）电极反应——阳极钛镀层电极：Cl-被氧化生成Cl2或H2O被氧化生成O2，阴极H
+被还原生成H2；
（4）表面转化——Cl2、O2自阳极表面的脱附以及H2自阴极表面的脱附；
（5）扩散传质——Cl2、O2自阳极表面向NaCl溶液中扩散以及H2自阴极表面向NaCl溶液中扩散。”(摘自刘纯玮,冯莉,冯一纳.无隔膜法电解制备次氯酸钠及其稳定性研究[J].化工学报,2018,69(12):5246-5255. DOI:10.11949/j.issn.0438-1157.20180703.)
在我们需要利用这个反应制备消毒剂的情况时材料一定是有限的，镀钛电极这种惰性电极材料此处不做考虑，我们可以用电池里面的碳棒作为电极，其反应机理也相同。
同时在电解时也会产生一系列副反应。阳极不仅能产生氯气还能产生氧气，而生成的次氯酸根能被氧化被还原，存在一系列的平行反应(可以通过控制温度来抑制它们)

kono星烬da!!!

那么本反应的危险究竟在于何处？其一是生成易燃易爆的氢气！氢气的爆炸极限太广了！在爆炸极限内的氢气混合气体只要一点火花即可发不可逆的后果。更重要的是现在没有什么很好的手段可以吸收氢气，所以氢气爆炸是工业生产时最需严加防范的，现行的标准要求150%的设备冗余和无刷电机风扇等防爆排风设备。而在我们自行电解的时候，氢气因为无色无味往往会被我们忽略。(敲黑板)这是极为不负责任的行为！目前我们应付氢气只有排气这一种方法最有效最可行。在密闭空间内极为危险的混合气体一旦到了开放空间就会变得人畜无害。排放至大气中的氢气会被瞬间稀释。得益于低密度，氢气不会在一处大量聚集，而是快速上升，发生爆燃危险的可能性极低。而我们自行电解时则可以通过将装置放在窗外这种方法使氢气自然逸散。更何况我们排放的氢气中混杂着大量的水蒸气，这大大降低了爆燃的风险。

kono星烬da!!!

其二便是生成的氯气对粘膜的危害，工业生产那可怕的吸收率使得这根本不叫问题。但对于自行电解这便是一个很大的难关。自行电解时氯气吸收率很小，这就会导致电解时屋里全是八四味。这个问题的解决方案便是氢气，氯气分开。为什么我们在电解时吸收率会很低？其实主要原因是其他气体对氯气的吹出作用。在电解时，我们可以看见氢气大量的冒出，实际上在冒出氢气的过程中溶液也被搅动，造成本来溶在水中的氯气被吹出，随着氢气
一起被排放，这不仅造成了有效成分次氯酸钠产率的下降。也使得氢气和氯气混合。结合所学高中知识，想必各位也知道氢气和氯气混合在一起，一旦见光会发生什么。另外阳极产物除了氯气也有氧气，氧气也对氯气存在一定的吹出作用，很遗憾这是无法避免的。氢气的吹出作用对于吸收率的影响是最大的，所以我采用阴极套管将氢气引出排放，这大大提高了吸收率。还有一个影响吸收率的问题是氯气气泡在溶液中的行程与接触面积，工业生产用壮观的吸收器达到极高的吸收率，我们也可以采用将阳极沉底横置方法增大气泡的行程以达到更好的吸收效果，另外，我发现网上一些人盲目追求大电流来获得较大的氯气生成速率，小生认为这样很愚蠢。因为同样的电极面积，生成快，则气泡也大。与溶液的接触面积就比小气泡小，走完相同的溶液行程，肯定吸收量要比小气泡小，同时较大的电流也意味着较大的电热，初中知识，气体的溶解度随温度的升高而减小。另外，考虑到我上面介绍的吹出作用，大气泡对于溶液的搅动也大，氯气自己把自己给吹出了。氯气溶解量小了，生成的又那么多。那么排放的氯气只好实验者自己用鼻子吸收了。综上所述，氯气不要生成太快，只要在电极上形成慢慢上升的细小的气泡即可。此外电热也是一个不利因素，溶液温度太高会降低氯气的溶解度。为了减小电热，我采用的方法是阴极和阳极尽量紧密接触，同时利用阴极套管导出氢气。这样不仅减小电热，阴极区的高ph也有助于氯气的吸收。当然，调节溶液ph也是一种有效提高吸收效果的办法，工业生产时母液的ph一般控制在12左右(氢氧化钠调ph)，这也是八四消毒液之所以可以达到较高浓度的原因之一。但进行这个反应的时候，我采用了在瓶口塞浸有氢氧化钠的棉球的方法吸收未溶解的氯气，效果良好(贴着瓶口闻只能闻到碱味一点氯味都闻不到)为什么不往溶液里加氢氧化钠？你知道配氢氧化钠溶液的痛苦吗？那碱味谁顶的住啊！配30ml就够痛苦了还让我配300ml？再说氢氧化钠多贵呀(分析纯)！含氯消毒液多便宜？用贵的东西制备便宜的东西很好玩吗？有氢氧化钠还有电源还有铁钉电解制备高铁酸钠他不香吗？但凡有1克碳酸钠，我都不带去动氢氧化钠一下的[笑哭]。。。但为了保险起见，大家在电解的时候最好也要加入碳酸钠。

kono星烬da!!!

然而动手总是比动笔快的，这个实验我已经提前做完了。。。。

kono星烬da!!!

电源:杭州解放电子仪器厂J1202型学生电源(从老师那嫖的，电流超过2a自动断路，谁说我没有控制电流？就是没卵用罢了)电解电压16V(目测电流0.08a)电极:阳极:普通石墨电极(从学校实验室嫖的，白嫖好爽！)当然用电池中的电极也可以。阴极:曲别针的不锈钢丝(不易生锈)电解液:自来水，大粒洗涤盐(市售)体积325ml，氯化钠质量分数4%
开始温度16摄氏度，电解时间四个小时，结束温度14摄氏度，电解装置全程吊装在窗外。从图片中可以看见电极连接电源的导线非常长，我把电源放在屋里，把装置用导线接到窗外。。。那张装置图其实是摆拍。。。。我可不敢在家里进行电解。。。

kono星烬da!!!

这是本次实验用的电极，阳极我用剥下外皮的导线拧在石墨电极上，再将裸露的金属部分用热熔胶包裹。切记！活泼金属是先于溶液中的阴离子失电子的！只有惰性电极才能使氯离子失电子生成氯气，所以阳极一定不要有金属裸露！关于阴极的选择，我认为不锈钢最好，因为铁丝停止通电时在电解质中会有锈蚀，当然如果不是停止通电浸泡足够长时间，对产物几乎没有影响。当然阴极与导线接触的部分我也用热熔胶做了同样的处理。

kono星烬da!!!

这就是溶液中电极固定的位置，阴阳极离得尽可能近，以减少电热。阴极套管我选择了一根吸管。作为阴极的铁丝被插进吸管里，当然这个办法也有一定的缺陷:电解生成的氢气会形成气泡添塞在吸管与电极中间，减少了溶液与电极的接触面积，使电流变小。为了解决电流变小的问题，我在吸管上开孔，增加阴极区生成的氢氧根离子逸出套管的途径，从而适当减小对电解速率的影响。当然，电解速度不要太快，我们要的是溶解的氯气，不是游离的氯气。另外一点要注意的是，本次实验套管是倾斜放置的，套管上的孔是朝向瓶底的，如果朝向其他方向，氢气会从孔中逸出，会减小套管的使用效果。氢气也会与液面上剩余氯气混合，增加风险。

kono星烬da!!!

好了，看看产物吧。一泡淡黄绿色的液体，拧开盖时散发着浓郁的芬芳。