影响离子膜法电解槽正常运行的因素及控制

影响离子膜法电解槽正常运行的因素及控制
钟建云;王冀锋
【摘要】分析离子膜法电解生产过程中,影响电解槽运行的因素有:盐水中的杂质,盐水浓度,电解液酸度,阳极液浓度,电解槽操作温度,氯酸盐,及操作是否得当.只有通过严格的工艺管理,保证工艺指标,才能使电解装置长周期安全稳定运行.
【期刊名称】《氯碱工业》
【年(卷),期】2016(052)009
【总页数】8页(P20-27)
【关键词】离子膜;电解槽;盐水;电解液;操作温度;氯酸盐;操作;运行条件
【作者】钟建云;王冀锋
【作者单位】青海盐湖海纳化工有限公司,青海西宁810000;青海盐湖海纳化工有限公司,青海西宁810000
【正文语种】中文
【中图分类】TQ114.262
Ca2+、Mg2+：在膜内形成氢氧化物沉淀，使槽电压升高，电流效率下降。

Ca2+主要使电流效率下降，槽电压略有升高。

Mg2+主要使槽电压升高，电流效率略有下降。

Fe3+：在膜上形成杂质层，含量低只影响槽电压，含量高时也影响电流效率。

Ba2+、I-：在膜内形成结晶沉淀，使槽电压略有升高，电流效率略有下降，主要影响电流效率。

Ni2+：在膜上形成杂质层，主要影响槽电压。

Si2+、Al3+：形成化合物，主要影响电流效率。

在膜上形成杂质层，使电流效率下降。

TOC：污染离子膜，使槽电压升高[1]。

1.1 Ca2+、Mg2+杂质离子含量高的原因及影响
一次盐水pH值为9～11，在碱性条件下，部分Ca2+、Mg2+杂质以Ca(OH)2、Mg(OH)2形式存在，这些微小胶粒附着在树脂表面，减少了树脂使用面积，降低了树脂的吸收能力，且螯合树脂只对离子态的Ca2+、Mg2+有交换能力，从而造成分子态的Ca、Mg在螯合树脂塔内未脱除而进入电解槽。

在酸性条件下，分子
态的Ca、Mg转化成离子状态，使得阳极液中Ca2+、Mg2+含量远远超过二次
精制盐水中检测的量，造成杂质离子沉积在膜上，影响电流效率及槽电压，这种情况在盐水质量差时时有发生。

盐水pH值9±0.5时，螯合树脂吸附能力较好，操
作中不宜将pH值控制得太高，pH值高的盐水送往电解槽，阳极液pH值增高，
电解出来的氯气首先与盐水中OH-起反应，降低氯气纯度。

钙离子在膜中的沉积
速度随供给盐水中Ca2+浓度的增加而加快。

由于Ca(OH)2首先沉积在阴极侧表面，因此如果在膜表面流过清水，可以洗去Ca(OH)2结晶，但会在膜上留下空洞，导致膜的电流效率达到难以恢复的下降。

1.2 一次成品盐水过碱量高的分析及影响
(1)去除一次盐水中的杂质是采用加碱(NaOH、Na2CO3)使Ca2+、Mg2+、
Fe3+等离子变成容易去除的物质。

杂质通常在此工序中，同类相结合变大，但是
如果加入的碱太多，反而会阻碍杂质的结合，形成极小颗粒，导致一次盐水工序的过滤器过滤效果下降。

日本的设备在投碱以后，一般对数据的管理要求如下。

pH值：9～11；
温度58～63 ℃；
剩余NaOH 0.002～0.004 mol，相当于0.08～0.16 g/L；
剩余Na2CO3 0.003～0.005 mol，相当于0.16～0.26 g/L。

(2)投加碱太多而造成浪费。

当过碱量超过0.1 g/L时，则生产过程中将多耗碱0.9 kg/t，中和时还会多耗盐酸(31%)2.65 kg/t，使生产成本上升。

(3)在二次精制中，也可能因杂质的颗粒太小而未被除去。

当这些杂质进入电解槽，电解时被氧化后附着于离子膜，在膜内积累就会使膜恶化，导致电压升高，电流效率下降。

1.3 预处理器的运行情况
预处理器的运行情况直接影响凯膜过滤状况。

Mg2+是在预处理器中通过空气浮上法去除的，所用助沉剂为FeCl3，除Mg2+的关键是溶解效果和FeCl3的加入量。

FeCl3质量分数为1%，盐水流量与FeCl3溶液的流量比控制在1∶(0.002 5～
0.004)。

用量杯在文丘里后取样，每班最少一次，观察容器效果并及时调整两者的加入量，使处理器出口Ca2+的质量浓度控制在50～300 mg/L，Mg2+质量浓度小于10 mg/L，把在前反应调过碱量改为在配水调过碱量。

(1)入槽盐水浓度高则出槽的淡盐水浓度也高，所以要注意控制出槽淡盐水质量浓
度在200～210 g/L。

如果淡盐水浓度超过上限，在高电流密度运行时，会使膜收缩，阻碍物质移动。

而且电流越大，膜内物质移动越快，这导致膜表面产生水泡，影响运行性能(特别是电流效率)。

(2)高浓度盐水在低温下容易结晶，这就可能导致阳极液进料管堵塞，因此，在紧
急停车的状况下，一旦操作不当，检查滞后，则再次开车时，因入槽盐水流动不畅，会造成电解槽阳极室局部区域干膜，进而使电解槽发热而发生爆炸，造成损失。

(3)盐水浓度高则使溶液的电导率有所下降，并降低溶液的电压降，但影响幅度小。

槽温溶液的电压的影响大。

氯化钠溶液的电导率如表1所示。

注：*号数据为内插法近似数据。

计算公式：U=DL/X，
式中，U为溶液的电压降；D为电流密度；L为极间距；X为导电率。

例如：开工电流密度0.5 A/cm2、极间距1 mm、槽温88 ℃时，进行如下计算。

盐水质量浓度由307 g/L增加到310 g/L时，槽压变化如下：
0.5×0.1÷0.603-0.5×0.1÷0.605=
0.000 28 (V)。

盐水质量浓度295 g/L，槽温由88 ℃上升到90 ℃时，槽压变化如下：
0.5×0.1÷0.595-0.5×0.1÷0.606=
0.001 53 (V)。

(4)阳极液NaCl的浓度太低时，水合钠离子中结合水太多，膜的含水率增大。

阴
极室中的OH-反渗透，导致电流效率下降，且阳极液中的Cl-扩散到阴极室，导致碱中含盐增多。

更严重的是，在低NaCl质量浓度(低于50 g/L)下运行，离子膜会严重起泡、分离直至永久性损坏。

生产中将阳极液的质量浓度控制在(210±10)
g/L，不得低于170 g/L。

进槽盐水的酸度≤0.15 mol/L，出槽淡盐水的pH值在2.5±0.2(不加酸时pH值在3～5)范围内。

阳极液的酸度与氯中含氧量有直接关系。

阳极反应是Cl-和OH-的
竞争反应，分别产生Cl2和O2，pH值过高，氯中氧含量就会增加，还会降低电
流效率，也是膜出现水泡的主要原因。

长期在pH值4～5范围内运行，反迁移使电极损伤，致使电解槽电化性能明显下降。

3.1 电解槽中HCl的添加
向电解槽添加HCl的作用是：满足产品的质量要求，使得氯中含氧量较少，而且
将可能产生的不需要的副产品NaClO3的量降到最小。

向电解槽添加HCl的缺点如下。

①盐酸加入量过多，当阳极液的pH值小于2时，会使化学消耗增加，运行费用加大而且损伤膜。

②如果将30%的盐酸直接加入饱
和盐水，盐水可能发生结晶。

因此要将脱盐水以一定比例的流量加入到盐酸中稀释。

③过多的盐酸加入会造成电解槽的钛材腐蚀和管线材料的腐蚀。

向电解槽添加HCl的优点如下。

①将盐酸直接加入到电解槽用于中和通过膜倒移
的碱液，对盐酸的流量加以调节使得在加入盐酸后pH值大于2，其流速跟电流负荷成正比。

但是必须将盐水进行循环以保护电解槽和管线。

溶解在淡盐水中的游离氯可以增加钛材对盐酸的耐蚀力。

膜要求盐水pH值应该大于2，如果小于2，膜将会形成H+型，会引起电解室电压升高以及膜的永久性损害。

②将盐酸加入淡盐水循环槽中可以吸收ClO-，回收氯气。

③加盐酸可以减少Cl-含量，消除OH-，
从而减少氯中含氧量，提高氯气纯度，保护阳极及设备管道。

3.2 酸度和膜的性能
当今工业化用的离子膜多数是全氟磺酸和全氟羧酸复合膜，在—COO-和Na+存
在的情况下，具有优良的性能。

如果羧基变成—COOH型，就不能作为离子膜使
用了。

因此，必须使阳极液的pH值高于一定值，不然膜内部就要因发生水泡而受到破坏，使膜电阻上升，从而导致电解槽电压急剧升高。

阳极液加酸不能过量而且要均匀，严格控制pH值不低于2[2]。

在开车或停车时容易出现电流密度低的情况，因此通过膜迁移的OH-的数量是非常少的，这时必须通过减少盐酸的添加量
来降低酸度或增加pH值。

(1)高酸度和膜水泡：如果入口酸度超过0.15mol/L，膜将产生水泡。

(2)高酸度和牺牲阳极：如果入口酸度超过0.15 mol/L，在阳极液入口接管的牺牲阳极会被腐蚀。

(3)如果阳极液的酸度太低，氧气在氯气中的含量增加。

3.3 阳极液酸度与电流效率的估算
计算公式如下。

CE=[(QiCi-QoCo)/0.037 3IN]×100-2φO2/Cl2-LC
式中：Ci为入口阳极液的酸度，mol/L；Co为出口阳极液的酸度；Qi为入口阳极液的流量(FICA231+FICA211)；I为槽的实际电流；Qo为出口阳极液的流量(0.75Qi)；N为单元槽数；LC为泄漏电流率；φO2/Cl2为氯中含氧体积分数，0.45%。

旭化成离子膜水迁移的量随膜和电解条件的变化而变化。

电流为12.2 kA时，水迁移的流量大约是4.66 m3/h；电流为13.8 kA时，水迁移的流量大约是5.27 m3/h。

因此不能以进料盐水和返回盐水中NaCl的浓度变化简单计算NaCl的分解率。

水合钠离子从阳极室透过离子膜迁移到阴极室时，水分随之迁移(流量为4.1
m3/h)。

此外，还有少量Cl-扩散到阴极室。

少量OH-则由于受阳极的吸引而迁移到阳极室。

(1)生成的氯气与阳极液中水的反应：
Cl2+H2O=HCl+HClO。

(2)溶解的氯气与阴极室反渗过来NaOH(即OH-)的反应：
3Cl2+6NaOH=NaClO+5NaCl+3H2O，
2Cl2+4NaOH=O2+4NaCl+2H2O，
2HClO+2NaOH=O2+2NaCl+2H2O。

3.4 高纯盐酸中游离氯含量高的危害
因为高纯盐酸用于螯合树脂的再生程序，用于入槽盐水的pH值调节，以及脱氯前淡盐水的pH值调节，所以高纯盐酸的游离氯会破坏螯合树脂，加剧电解槽的副反应，加重脱氯工序的负担。

另外，游离氯有极强的氧化性和腐蚀性，对系统的设备也会产生不良影响。

对性能下降的膜进行调查，发现由于脱氯不好或盐酸中游离氯超标，导致游离氯混入二次盐水精制工序中，破坏螯合树脂，使Ca2+严重超标，污染离子膜，造成电流效率下降。

如果在高纯盐酸中游离氯超标，还将腐蚀相关的
设备、管道，并把被腐蚀的杂质带入精盐水。

为防止此问题，采取如下措施：①加强合成盐酸工序的氯氢配比管理；②干燥塔中含水高也会使高纯盐酸中游离氯增加；③提高盐酸浓度，使游离氯下降。

当阴极液NaOH的浓度上升时，膜的含水率降低，膜内固定离子浓度随之上升，
膜的交换容量变大，电流效率上升。

随着NaOH浓度的继续上升，由于OH-的反渗透作用，膜中NaOH浓度也继续升高，NaOH的质量分数超过35%时，膜中的OH-起决定性作用。

NaOH的质量分数每上升1%，槽电压就会上升0.014 V，如果OH-反渗透到阳极室，会与阳极液中溶解的氯发生反应，导致电流效率明显下降，同时使氯中含氧升高。

温度过低膜内的—COO-与Na+结合，生成—COONa，使得离子交换容量下降。

同时，阴极侧的膜因得不到水合钠离子而脱水，其结构发生不可逆的改变，对
OH-渗透的阻力减弱，从而造成电流效率下降，即使再提高槽温，膜的性能也难
以恢复。

一般要求温度不低于65 ℃。

一般情况下，槽温上升1 ℃，槽电压可降低5～10 mV。

但槽温不能超过90 ℃，不然，水蒸气发生量增加，导致汽液比增大，使电压升高，同时因电解液趋于沸腾，加速膜性能的恶化，电流效率难以恢复到原来的水平，也加剧了电极的腐蚀和活化涂层的钝化。

(1)电解槽操作温度主要影响离子膜的性能，离子膜的最佳性能是按88～90 ℃的
条件进行设计。

保持最佳的操作温度，能使离子膜空隙增大，提高膜和溶液的电导率，从而降低槽电压，降低电耗。

所以必须要按要求运行。

(2)在开车时，槽温过低就运行，电流效率就会下降，长期在低温下运行，则槽温
升高后，电流效率也不会恢复到正常水平。

(3)槽温超过最佳范围，则使离子膜过度膨胀，则电解槽运行中的离子膜是松弛状态，产生褶皱，在操作中容易损坏离子膜。

(4)碱温控制在90 ℃以下。

槽温与当地的海拔高度有着密切关系，如海拔为1 000
m左右，大气压90.7 kPa，水的沸点96.9 ℃，过高的槽温，会使水的蒸发量增加，进而增加了阴极侧与阳极侧的溶液的充气度，不仅槽压上升，而且恶化离子膜的操作环境。

当离子膜受到污染，电流效率下降时，电解槽反向离子的迁移增加，副反应加剧使碱液中的氯酸盐增加。

当入槽盐水中的氯酸盐增多时，就会降低NaCl的溶解度并结晶，导致阳极液进料管堵塞，入槽盐水流动不畅，造成与断盐水相同的状况，加大电解槽爆炸的危险性。

当成品碱中氯酸盐增多时，就会腐蚀镍设备及其他金属设备，产生较大的隐患。

7.1 离子膜
复合离子膜主要由磺酸层、羧酸层和增强网组成，膜极距膜表面再涂一层无机物，膜厚250～350 μm。

靠近阴极侧的羧酸层为阻挡层，具有高正离子选择性，电流效率的高低关键取决于该层。

羧酸基通常比磺酸基受重金属的影响更明显，这是因为羧酸基往往会与重金属离子结合并导致离子交换能力下降，其结果使槽电压急剧升高，电流效率下降。

在阴极面上印有膜的种类、号码以及膜阴极面的标志。

膜是阴极面向内卷，因为磺酸层的强度大于羧酸层。

7.1.1 离子膜出现针孔原因
离子膜出现针孔的原因通常如下。

(1)电解槽组装时。

电解槽组装必须按照电解槽组装的手册进行，开车前须进行膜针孔试验，如果有针孔就应立即换膜。

(2)向电解槽充液，排液时。

为防止上述作业充液、排液时的膜振动，从而导致针孔，因此必须向阴极侧加压5 kPa，如果加压小，不能防止膜震动，就可能出现针孔。

(3)在第一次开车压力变动时。

压力变动在运行还未正常时较多发生。

第一次开车时有过明显的例子，压力变动非常大，导致膜损伤，发生针孔。

(4)在紧急停车压力变动时。

紧急停车时，如果电解槽两侧压力控制不稳，就会引起压力变动，从而产生针孔。

(5)综合因素。

如果上述几个因素交错在一起，虽然没有直接导致出现针孔，但是膜的损伤会渐渐积累起来，最终有可能出现针孔。

7.1.2 如何防止膜针孔
(1)组装时，应遵守指导手册，以正确的方法进行组装。

(2)运行时，应遵守运行指导手册，以正确的方法进行稳定运行。

(3)特别是第一次开车时，能否开起来是关键。

(4)连锁运行系统，并且要考虑在紧急停车时，连锁装置能自动启动保护系统。

7.1.3 防止膜劣化的要点
(1) 在酸浓度上升及氯存在的环境里，不要使膜交换基氢化。

(2)不要使膜膨胀发生褶皱。

(3)不要使膜干燥。

(4)不要使膜与阴阳极发生摩擦。

7.1.4 膜性能降低的原因
(1)阳极液浓度降低，产生水泡(大量水泡使膜漏，1个Na+带4个水分子)。

(2)测NaOH中NaCl含量、氯中氧含量，分析膜是否泄漏。

(3)阳极液中酸度的增加，使膜的交换基H化，槽电压上升。

(4)过大的电流负荷，如果出口软管流通不畅，过多的水分解和热量引起膜组织破坏。

(5)防有机物。

(6)阳极侧上部存在Cl2，与阴极液反应，使膜和垫片组织破坏。

7.1.5 离子膜泄漏
频繁开停车最容易使阴极室、阳极室压差波动造成离子膜泄漏，离子膜损伤的主要表现是针孔，且大部分集中在离子膜的中缝处。

其原因是阳极网由两部分组成，在生产运行中由于压差难免波动，离子膜不断与阳极网中缝摩擦形成针孔。

离子膜泄漏后，阴极室的碱液进入阳极室，进而腐蚀单元槽阳极表面。

离子膜下部出现横向褶皱，分析是因为电解槽停车水洗后排液不彻底，再次开车注液时膜前后接触的液体温度变化较大造成离子膜过分收缩或膨胀，弹性下降，降低了离子膜复合层与增强网的粘结程度而产生松弛。

7.1.6 极化作用
通过电解极化电流在阳极侧产生O2或Cl2，同时在阴极侧产生H2，阴极侧须进
行连续N2置换。

阳极侧由于氯气在极化电流作用过程中可能通过膜或其针孔扩散，造成H2和O2混合或H2和Cl2混合，可能发生爆炸。

阳极侧要维持氮气置换或将废气通向除害系统。

注意：①当电解液没有从所有元件溢流时，切勿投用极化电流；②由于极化电流会产生O2、Cl2和H2，所以不要完全密封阴阳极室，不然由于过大压力对膜造成
伤害。

氢气中氧的来源：4OH--4e-=O2+2H2O ；
氯气中氢的来源：2H2O+2e-=H2+2OH-；
氯气中氧的来源：12ClO-+6H2O-16e-=
(1)单元槽电压随单元槽温度发生变化，极化电流的调节为：
单元槽温度小于40 ℃：40 A作为恒定电流控制；
温度40～70 ℃：2.45 V作为恒定电压控制；
温度等于70 ℃：1.6～1.8 V作为恒定电压控制；
温度大于70℃：50 A作为恒定电流控制。

(2)为了安全起见，采用非连续极化电流时，必须：①没有足够的新鲜盐水冲洗(置换)(至少2 h)；②氢气系统没有足够的氮气置换；③氯气系统不能达到负压。

注意：储存期间没有极化电流，活化的阴极会损坏。

电解液填充完后，投极化电流如果单元槽电压比邻近单元槽低30 mV，则膜可能出现针孔。

7.1.7 电解装置长时间停车时，离子膜保护办法
一旦电解装置长时间停车，对于保护离子膜应注意以下3点：①离子膜在电解槽内存放，相对稳妥些，可避免拆装对离子膜的损伤；②在离子膜的保存期间，环境温度不低于5 ℃；③每周湿润一次离子膜，不宜过长或过短。

7.1.8 膜试漏的重要性
(1)如果操作带有针孔的膜，可能引起下述问题。

①Cl2中H2的浓度增加。

过量时，Cl2和H2混合物在氯气干燥塔或电解槽中发生爆炸。

②NaOH通过膜的针孔反迁移造成阳极腐蚀。

过量时：阳极腐蚀(性能急剧下降)；由于阳极损伤，离子膜损伤；槽框损伤(NaOH泄漏到阳极室)；槽框和阳极室的使用寿命缩短。

③Cl2通过膜针孔后造成阴极损伤。

过量时，阴极破坏(腐蚀)，阴极的使用寿命缩短，碱液中NaCl浓度增加。

④NaClO通过膜的针孔部分腐蚀槽垫片。

过量时，电解液泄漏；槽垫片的使用寿命缩短。

(2)如果操作带有泄漏的膜，可能引起下述问题。

①阳极液出口软管的颜色改变。

②阳极液pH值、HCl的异常消耗量或流量波动。

③氯中含氢体积分数多于0.3%。

④槽电压不稳定或偏高或偏低(±0.1～±0.3 V)。

⑤膜两侧超高压差，几分钟就多于20 kPa(即发生正向压差过大事故)。

⑥膜两侧超低压差，几分钟就少于3 kPa(即发生反向压差过大事故)。

⑦EDIZA显示当前波动。

7.1.9 装有新膜的电解槽的开车前保护措施
(1)填充脱盐水至阳极侧，2%的碱液至阴极侧。

(2)在两侧都溢流后，停止提供脱盐水和碱液。

(3)NaOH的质量分数(2%±0.1%)、Fe3+质量分数小于3×10-5、ClO-无、温度20～40 ℃。

(4)脱盐水温度20～40 ℃。

(5)不要向填充了脱盐水和2%碱液的电解槽提供极化电流。

(6)至少每两天向阳极室补充脱盐水，向阴极室补充2%碱液直至溢流。

(7)检查从单元槽溢流的NaOH质量分数高于1.5%，如果不是，就补充碱液直到质量分数达到2%。

7.2 离子膜电解槽腐蚀原因
膜、极板、垫片是组成离子膜电解槽的核心部件。

2006年1—4月，第4组3#、第2组73#单元槽出槽淡盐水pH值、NaClO、NaCl的含量以及氯中含氧体积分数一直高出其他单元槽，而氯气体积分数一直最低，其出槽碱液和淡盐水温度尽管在规定范围内，但仍较平均值偏高。

分析：此类故障通常是由于碱液泄漏进入阳极室造成的。

而导致碱液进入阳极室的因素是：①离子膜出现针孔，②垫片泄漏。

(1)对碱液透过针孔泄漏的情况，可以看出离子膜存在被漂白的现象。

因为碱和阳极室中的氯气反应生成NaClO。

而NaClO具有漂白作用，能使膜褪色变白，至于膜内有些地方呈深色，可能是与盐水中铅和铁的含量超标有关。

(2)使离子膜出现水泡的原因：如温度过高或盐水浓度过低等。

随着ClO-积聚的增多，在一定条件下可以转变成，使含量增加，同时产生O2。

反应方程式为：。

OH-直接在阳极上被氧化放电液产生氧，即：
4OH--4e-=O2+2H2O。

显然碱泄漏程度越大，氧生成机会就越大。

(3)碱和氯气反应生成的次氯酸盐是造成垫片腐蚀的主要原因。

7.3 阳极系统材质问题
阳极系统调节阀底座材质设计中采用碳钢衬胶，由于衬胶质量问题，使用几个月后便发现衬胶脱落，底座腐蚀，脱落的衬胶片卡住进槽流量计，停车检修后更换为衬四氟底座。

同时，发现阳极进槽流量计测量管部分四氟乙烯衬里凸起，因此不宜选衬里，材质最好为全钛材，可以避免衬里部分凸起而影响介质通过。

7.4 调节阀不能自动调节
一般情况下，流量计调节阀应安装在流量计后，压力、温度调节阀应放在变送器后面，在设计中未充分考虑这些问题，导致流量调节波动，调节阀只能改为手动操作，失去了自动调节的作用，未能发挥优越作用。

防止电极劣化的要点是：①不要使阴阳极发生反向电位；②不要使阴阳极涂层脱落。

在5～6 kA/m2下高电流密度运行时，稳定运行要点如下。

(1)盐水品质。

入槽盐水质量应保持在规定的范围内。

因为运行电流密度越高，对膜的影响越敏感，因此螯合树脂塔出口的分析化验要认真地执行。

当吸附系统的第一塔中的杂质达到饱和，退出操作，切换到第二塔运行时，尤其要注意吸附后高纯盐水的质量，所以对系统进口及出口盐水的质量分析频率应在正常的基础上增加，以加强监控。

(2)盐水浓度。

要调节盐水的流量，使电解槽出口的淡盐水中NaCl质量浓度控制在200～210
g/L，如果超过220 g/L，且持续运行就会使电流效率下降。

在离子膜电解中，膜
中Na+迁移的数目比在阳极液中迁移的数目多，因此在膜的表面和附近，Na+的
含量比在阳极液中小，钠离子的需要量必须通过扩散供应。

但阳极液浓度降低时，在膜上和膜附近的钠离子含量最终减少到零，如果在一定电流时，阳极液浓度降低至临界值以下，水的电解将增加，操作电压将急速上升,并且氯的纯度降低，在膜上产生水泡。

另一方面，如果阳极液的浓度超过规定值，由于膜的收缩，操作电压增加，因此必须控制好浓度。

阳极液浓度过低的危害在一定的电流密度下运行的离子膜对离子的透过是一定量的，在NaCl低于190 g/L时，在特定电流密度下，经过的Na+远远不够，需要补充
其他的离子才能保证系统压力，水分子代替Na+时两侧原有含水率平衡被破坏，
而产生分层起泡。

(3)电解槽温度。

高电流密度运行时，离子膜的最适合运行的经济条件范围会缩小，因为高电流密度运行时，电解时放出的热量增加，严格防止槽温超过90 ℃。

碱液温度每升高1 ℃，加热蒸汽消耗可增加17 kg(t碱)。

(4)碱密度。

高电流密度运行时，离子膜的最适合运行条件范围缩小。

在电解槽高电流密度运行时，阴极液浓度的可控范围很小，电流效率会随NaOH浓度的上升而升高，从在
一个极大值，电流效率会随NaOH浓度上升而下降，主要是面向阴极侧的离子膜
含水随NaOH浓度升高而下降，膜内的固定离子浓度上升，而对OH-反迁移的阻力有小增强，所以刚开始电流效率上升，但随NaOH浓度上升，膜内OH-上升，使电流效率下降。

(5)在运行电流增加或减小时，要控制流量的增加或减小，请如下操作精制盐水流
量以及注加纯水：增加电流前，提高流量；减小电流后，降低流量。

(6)电流的增减速度应控制在1 kA/min以下。

9.1 电解槽断流问题
(1)盐水发生断流：拆开电解槽观察，未发现离子膜有明显的气泡，只是在最顶端
发现一排小气泡，低盐浓度造成明显气泡致使离子膜性能下降。

由于NaCl质量浓度低至130 g/L，气泡在顶端形成。

(2)碱流量发生中断：阳极液浓度达到危险点所用时间取决于阳极液NaCl的浓度。

因为变动浓度能影响流过离子膜的水量，因此，在NaCl浓度高时，水送入少，碱浓度就要增加得快些。

9.2 阳极液含钙问题
如果钙含量很高(电流效率)，加大盐水流速有助于降低钙含量，达到可接受极限。

9.3 操作效率低问题
改善操作效率低的方法是：减少低电流运行时间，减少碱产品中NaCl和氯酸盐含量。

9.4 停车时阳极液与阴极液有效氯
离子膜电解槽停车时，一个固有问题就是有效氯进入阴极液。

电流停止后进入量增加，因为电压降低了，有效氯离子就不再被阳极吸引；再者，这部分进入阴极液的有效氯，操作时在阴极被还原。

但停车时，阴极液的有效氯就腐蚀阴极及其涂层，降低了使用寿命。

当停车时有效率的还原作用将产生反向电流，能损坏离子膜即阴极的使用寿命和阴极涂层。

无循环时：前15 min内阴极液浓度减少后又回升，开始的减少表明酸性盐水脱氯，后来又增加是因为阳极顶端管头再吸收氯气，同时又拒绝OH-进入阳极液，从阴
极液的分析，可以看出碱液中次氯酸盐增加了。

有循环时：阳极液浓度像第一种情况一样开始下降，而不会再上升。

阴极液的氯气。