典型化工產品生產技術-氯堿的生產技術

《化工生產技術》離子膜電解工作原理Contents目錄01離子膜電解槽的組成02離子膜電解工作原理01離子膜電解槽的組成離子膜電解槽單元槽框架結構附屬裝置（如陰極陽極液收集總管、入口軟管）液壓系統(tǒng)01離子膜電解槽的組成電解槽框陽極陰極離子交換膜全氟磺酸層全氟羧酸層02離子膜電解工作原理面向陰極室的羧酸層較薄，排斥OH-，對Na+有高度選擇性，主要影響膜的電流效率；面向陽極室的磺酸層較厚，主要起機械加固的作用，對膜的電壓起到關鍵性控制作用。當離子交換膜處在直流電產生的電場工作狀態(tài)時，鹽水（陽極液）中的Na+從一個固定負電荷（-SO3-）向下一個固定負電荷遷移，Na+以這種方式從電解槽陽極室向陰極室遷移，同時伴隨著H2O分子的大量遷移，而Cl-、OH-受同離子排斥的作用被分別排斥在陽極室和陰極室中，從而達到OH-不從陰極室遷移到陽極室而降低電流效率，Cl-不從陽極室遷移到陰極室而污染產品，達到制備出優(yōu)級品燒堿的目的。02離子膜電解工作原理陽極室內的反應1高濃度鹽水（NaCl）正極NaCl離子化成Na+和Cl-陽離子交換膜的固定基團（R—SO3-—）帶負電荷只允許Na+通過Na+遷入陰極室與OH-結合生成氫氧化鈉Cl-在陽極被氧化，變成氯氣（Cl2）從陽極室中排出生成的氯氣和濃度降低了的鹽水選擇能促進氯離子氧化反應而又能抑制水的氧化反應的電極催化層較高的陽極電流效率陽極反應：2Cl--2e

Cl2

↑4OH--4e

O2

+2H2O02離子膜電解工作原理陰極室內的反應2純水氫氧化鈉負極水離子化成H+和OH-H+在陰極被還原，變成氫氣（H2）OH-離子與來自陽極側的Na+結合，生產氫氧化鈉（NaOH）氫氣氫氧化鈉始終供應純水陰極反應：2H2O+2e

H2

+2OH-O2+2H2O+4e

4OH-

02離子膜電解工作原理電解槽內部的整個電化學反應式3W=kIt=kQW為產物量，單位g；I為電流強度，單位A;t為通電時間,單位h；Q為電解電量，單位A·h。k為比例常數(shù)。k=dEE為該物質的化學當量；d為比例常數(shù)。2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H202離子膜電解工作原理電解槽內部的整個電化學反應式3F=96485.6C/mol（庫倫/摩爾）C=1s·A=1A·h/3600W=E=kIt=kF得到k=E/26.802g(A·h)d=1/26.802=0.0373g(A·h)2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2Cl2：kCl2=1.323g(A·h)H2：kH2=0.03768g(A·h)H2O:kH2O=0.6723g(A·h)OH-:kOH-=0.6347g(A·h)Cl-:

kCl-=1.3230g(A·h)02離子膜電解工作原理電解槽內部的整個電化學反應式3NaOHkNaOH=0.6347*40/17=1.4928g(A·h)NaClkNaCl=1.3230*58/35.5=2.1812g(A·h)q=kNaCl/kNaOH=1.4611（t/tNaOH）Wn=knQWCl2=1.3230Qg(A·h)WH2=0.0379Qg(A·h)WNaOH=1.4928Qg(A·h)WNaCl=2.1819Qg(A·h)WH2O=0.6723Qg(A·h)02離子膜電解工作原理電解槽內部的整個電化學反應式3Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2OCl2+2NaOH=0.5O2+2NaCl+H2OHClO+NaOH=0.5O2+2NaC