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阳离子交换膜电解食盐水

发表 方庆军  发表日期:2010年6月27日  共浏览8613 次      



目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。这一技术在20世纪50年代开始研究,80年代开始用于工业化生产。

离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成,每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。如图


 

表示的是一个单元槽的示意图。电解槽的阳极用金属钛网制成,为了延长电极使用寿命和提高电解效率,钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层;阴极由碳钢网制成,上面涂有镍涂层;阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜有一种特殊的性质,即它只允许阳离子通过,而阻止阴离子和气体通过,也就是说只允许Na+通过,而Cl-OH-和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。下图是一台离子交换膜电解槽(包括16个单元槽)。

 


精制的饱和食盐水进入阳极室;纯水(加入一定量的NaOH溶液)加入阴极室。通电时,H2O阴极表面放电生成H2Na+穿过离子膜由阳极室进入阴极室,导出的阴极液中含有NaOHCl-则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水从阳极导出,可重新用于配制食盐水。

电解法制碱的主要原料是饱和食盐水,由于粗盐水中含有泥沙、Ca2+Mg2+Fe3+SO42杂质,不符合电解要求,因此必须经过精制。

精制食盐水时经常加入BaCl2Na2CO3NaOH等,使杂质成为沉淀过滤除去,然后加入盐酸调节盐水的pH。例如:

为了除去SO42,可以先加入BaCl2溶液,然后再加Na2CO3溶液,以除去过量的Ba2+

Ba2+SO42BaSO4

CO32Ba2+BaCO3

加入Na2CO3溶液以除去Ca2+

Ca2+CO32-CaCO3

加入NaOH溶液以除去Mg2+Fe3+等:

Mg2+2OH-Mg(OH)2

Fe3+3OH-Fe(OH)3

这样处理后的盐水仍含有一些Ca2+Mg2+等金属离子,由于这些阳离子在碱性环境中会生成沉淀,损坏离子交换膜,因此该盐水还需送入阳离子交换塔,进一步通过阳离子交换树脂除去Ca2+Mg2+等。这时的精制盐水就可以送往电解槽中进行电解了。

离子交换膜法制碱技术具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点,是氯碱工业发展的方向。

  


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