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隔膜电解法diaphragm cell electrolysis process

时间：2020-03-01 来源：网络 浏览：
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。

图1

　　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。

图2

　　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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