Séparation de Cl2 et de NaOH lors de l'électrolyse de NaCl

[leocarasso]

Bonjour ! Je souhaite produire moi-même de la soude caustique par électrolyse de NaCl en solution. Comment pourrais-je séparer le dichlore produit par la réaction de NaOH, qui est le produit que je souhaite isoler ? De plus, je pense qu’un des meilleurs moyens d’éliminer le dichlore est de le faire réagir avec du dihydrogène pour former HCl selon l’équation de réaction Cl2 + H2  2 HCl, puis mettre ce gaz en solution pour obtenir de l’acide chlorhydrique. Cependant, je ne connais pas du tout les conditions de la réaction. Dois-je simplement mélanger les deux gaz ? Dois-je utiliser du dichlore en solution ?
De plus, j’ai pensé que faire de la soude était également possible par électrolyse de NaHCO3 ou de Na2CO3, ce qui ne créerait pas de produits secondaires toxiques… Je me trompe ?
Merci d’avance pour toutes vos réponses.
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[40CDV20]

Bsr,
Un classique de cette manip en TP est/était l'électrolyse avec diaphragme (vase poreux), anode en carbone et cathode coaxiale en fer. On opère sous légère dépression et le dichlore est simplement absorbé par barbotage dans un laveur contenant de la soude à 20%, la sécurité de l'opération étant assurée par un second laveur contenant une solution d'iodure de potassium à 10%. En cas de saturation de la soude il y a immédiatement formation d'iode.
Je doute que ce soit d'un intérêt économique que de récupérer de l'acide chlorhydrique,.. mais ce n'est qu'une impression ?
Si on ne considère que la production de soude, par cette technique le rendement énergétique doit être de l'ordre de 0.6 pour une énergie consommée de l'ordre
de 2.5 KWh.Kg-1 de soude, ce qui est moyen. Il existe également une technique qui permet de s'affranchir du diaphragme en électrolysant une solution saline acidifiée (pH 1.3/1.5) pour éviter la formation d'hypochlorite, je n'en connais pas les conditions précises. Quant aux deux propositions d'électrolyser des solutions d'hydrogéno ou de carbonate de sodium, je n'en ai jamais entendu parlé en terme de substitution ?.
Il est à noter qu'industriellement c'est plus complexe, la technique par membrane qui vient en concurrence du diaphragme est de rendement sensiblement plus élevé. Quant au carbonate de sodium qui est effectivement utilisé conjointement avec la soude, il n'a d'application que dans la purification de la saumure (élimination des alcalino-terreux), mais c'est à confirmer ?
Cdt.

[leocarasso]

Déjà, merci pour toutes ces infos ! Si je comprends bien, pour traiter Cl2, il faut de la soude. Cela semble un peu paradoxalement étant donné que le but est d'en fabriquer... N'y a t'il pas un autre moyen de traiter le dichlore ? Je pensais fabriquer HCl car le but de ma manip est d'obtenir de la soude sans co-produits toxiques... Et même avec traitement à la soude Cl2 devient de l'hypoclorite de sodium qui est également dangereux pour l'environnement... La technique de la solution acidifiée semble intéressante. Je vais creuser ce point.

[40CDV20]

Bsr,
Ce n'est pas trop ma tasse de thé,... mais il me semble qu'il faut distinguer ce qui relève de l'étude des courbes intensité-potentiel en la matière l'étude de l'électrolyse du chlorure de sodium, des applications industrielles qui en sont le prolongement et qui ne se limitent pas à la production de la soude et du chlore, par ex la production d'hypochlorite ou de chlorates s'obtient également par des conditions opératoires ajustées.
Autant les 3 voies classiques par électrolyse, mercure, diaphragme et membrane représentent l'essentiel de la production de soude de haute pureté, il en va peut être autrement pour celle du chlore ou il existe d'autres voies de synthèse performantes. Par ailleurs il me semble que les besoins en chlore et en soude sont très nettement déséquilibrés et en faveur du premier.
Cdt.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Sethy]

La soude caustique s'achète pour une bouchée de pain dans tous les boutiques de bricolage.

Générer du Chlore, qui est un gaz suffocant, ne me parait vraiment pas une bonne idée ...

[leocarasso]

Bonjour. Je sais que la soude caustique s'achète facilement mais mon but est de la faire moi même et de manière respectueuse de l'environnement pour mon porojet au lycée.

[40CDV20]

Bjr,
Avec cette technique dite à cathode de fer et diaphragme il est possible d'obtenir de la soude pure à environ 99%, le solde étant du chlorure de sodium. La technique à membrane est plus complexe à monter, "apparaît plus moderne" mais au résultat ne fait pas mieux. Reste le procédé à cathode de mercure, qui permet d'obtenir de la soude ultra pure mais autrement plus complexe dans sa mise en oeuvre.
M’intéressant assez peu à la chose "vert-bio" je ne sais pas dire si le projet entre dans le cadre, par contre au niveau lycée c'est ambitieux. Il faut considérer l'étude préalable (réactions aux électrodes, déterminer les conditions opératoires, traiter les résultats,...), la mise en place de la manipulation, ce qui est loin d'être simple si on y intègre la récupération de la soude (prélèvement du catholyte, concentration, élimination de ClNa,...).
Bref de quoi faire.
Cdt.

[leocarasso]

Bonjour ! Merci pour ces infos qui résument très bien ce que dois faire. C'est plus clair ! Maintenant que je sais comment séparer le dichlore de la soude, je vais recréer un post pour le traitement de Cl2 ! Encore une fois merci à tous.

[invite0324077b]

l'electrolyse parait une bonne solution , mais helas bien compliqué pour separer la soude produite

il faut remonter en arriere dans le temps pour trouver des procédé plus simple
https://fr.wikipedia.org/wiki/Proc%C3%A9d%C3%A9_Solvay
c'etait un prodédé efficace mais qui ne faisait pas de la soude caustique mais du carbonate de sodium

il etait suivi d'une autre etape , le caustiquage : melange de carbonate de sodium et de chaux vive pour faire de la soude caustique

ces ancien procédé sont completement ignoré dans l'enseignement actuel et pourtant il peuvent etre utile car il ne consoment que de la chaleur temperature modéré , plus economique que de l'electricité

ces ancien procédé ont aussi l'avantage d'etre realisable en petite quantité sans materiel compliqué , ce qui n'est pas le cas de l'electrolyse du sel sur cathode de mercure ... et sans cathode de mercure il n'y a pas de moyen simple de separer le chlore et la soude

il y a bien la membrane nafion , c'est simple quand on a la membrane ... mais la membrane n'est pas simple

l'utilisation de membrane nafion parait simple mais elle ne marche qu'avec du sel a electrolyser parfaitement pur ... la purification du sel avant electrolyse coute cher

pratiquement avec du sel de cuisine ça ne marche pas la membrane est vite foutue : il faut du sel pour adoucisseur d'eau beaucoup plus pur

sans membrane nafion ni mercure on ne peut faire que du chlore , avec un excès de debit de sel qui pollue la soude : on obtient un melange de soude et de sel bon a rien , ou couteux a separer : dans le genre y envoyer du CO2 pour faire precipiter du bicarbonate de sodium ... ensuite chauffer le bicarbonate pour faire du carbonate , et ensuite caustiquage avec de la chaux ... aussi couteux en energie que le procedé solvay

[leocarasso]

Bonjour ! Je connais la réaction de caustication et je l'ai même essayée mais elle nécessite de grandes quantités d'eaux, l'hydroxyde de calcium n'étant pas très soluble. Un procédé qui semble intéressant est de chauffer du carbonate de sodium a plus de 1000°C pour former de l'oxyde de sodium et du CO2. Ensuite, il n'y a plus qu'à mettre l'oxyde de sodium dans l'eau et de la soude caustique se forme. Cependant, il est compliqué d'atteindre 1000°C au laboratoire d'un lycée...

[moco]

Et il faut chauffer à bien plus de 1000°C pour le carbonate de sodium se transforme en Na2O.

[leocarasso]

Bonjour moco. Connais tu la température exacte pour que la réaction puisse avoir lieu ? Cela m'intéresse.