离子交换膜离子交换膜的工作原理是什么？
有关氯碱工业中阳离子交换膜的工作原理如下:
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-,...全部
有关氯碱工业中阳离子交换膜的工作原理如下:
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Cl2和NaOH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在阴极表面放电生成H2,Na+穿过离子膜由阳极室进入阴极室,导出的阴极液中含有NaOH;Cl-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BaCl2,Na2CO3,NaOH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++SO42-=BaSO4↓
CO32-+Ba2+=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。
这是阳离子交换膜，其他的离子交换膜基本上差不多。
收起
