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隔膜电解法

[拼音]:gemo dianjiefa

[外文]:diaphragm cell electrolysis process

利用多孔渗透性的材料作为电解槽内的隔层,以分隔阳极产物和阴极产物的电解方法。氯碱工业利用隔膜电解槽电解食盐水溶液生产烧碱(氢氧化钠)、氯气和氢气。1893年首先在美国用于工业生产。

隔膜电解槽

由装有阳极的槽底、吸附隔膜的阴极箱和槽盖三部分组装而成。隔膜是一种由石棉纤维制成的多孔渗透性隔层,将电解槽分隔为阴极室(阴极网袋内)与阳极室(隔膜与阳极之间的空隙)(图1)。隔膜的微孔容许离子和液体通过,但能分开阳极上产生的氯气和阴极上产生的氢氧化钠溶液和氢气,避免氯气溶解在氢氧化钠溶液中生成次氯酸钠,并最终成为氯酸钠,还防止氯与氢混合而构成爆炸性的混合物。

工艺流程

电解时(图2),精制的饱和食盐水溶液连续地进入阳极室,氯离子在阳极失去电子生成氯气,未解离的食盐水溶液和钠离子经过隔膜渗流到阴极室,水在阴极上解离为氢氧离子和氢气,氢氧离子与钠离子结合形成氢氧化钠。渗流量由阳极室与阴极室的液面差来维持。流量过小时,阴极液(电解液)所含的氢氧化钠浓度高,但有少量氢氧离子从阴极室向阳极室反向移动,以致产生副反应,而降低电流效率。流量过大,则阴极液中氢氧化钠的浓度太低,需要较多的蒸汽才能将其浓缩为成品。一般控制阴极液的氢氧化钠浓度为 135~145g/l,氯化钠浓度为 175~210g/l,电流效率保持在95.5%~96.5%,在 800~1000A/m2(石墨阳极) 或 1500~2500A/m2(金属阳极)之间的电流密度下运转。槽温一般为90~99℃,电解的气态产物为90~95℃饱和水蒸气的氯气和氢气,分别经过冷却,干燥后作为化工原料。阴极室流出的电解液经多效蒸发器浓缩并分离出结晶盐后,得到含50%的氢氧化钠液体烧碱,并可进一步加热浓缩制成固体烧碱商品。

特点

(1)隔膜电解法与水银电解法、离子膜电解法、比较总能耗(包括电、蒸气)最高。

(2)氢氧化钠产品(固体)含有3%左右的氯化钠,不能用于人造丝与合成纤维的生产。

(3)隔膜所用的细微石棉纤维,吸入肺内有损健康。但因生产设备容易制作,材料便于取得,在电源比较丰富或电价比较低廉,对于烧碱含盐量的要求又不很苛刻的地区,特别是有地下盐水或附近有联合发电与供汽设施的地区,仍在普遍采用。

现状和展望

20世纪80年代初期,隔膜电解法在世界氯碱工业总的生产能力中约占55%,由于经济原因,采用此法的大多数氯碱厂经过技术改造,仍将继续生产,但新建的氯碱生产装置一般将采用离子膜电解法。

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文章名称:《隔膜电解法》
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