阴阳离子对离子膜电解性能的影响

电解

阴阳离子对离子膜电解性能的影响

王志毅赵开荣

(山东农药工业股份有限公司淄博鲁昊公司,淄博255009)

摘要通过离子膜污染物成分和二次盐水分析结果,提出了盐水中杂质对离子膜性能影响及建议。

关键词阴阳离子离子膜电解槽影响

Influences of anions and cations on the electrolytic

performance of ion-exchange membrane

Wang Zhiyi Zhao K air ong

(Zibo Luhao Co.of Shandong Pesticide Industry Inc.Zibo,255009)

Abstract By analyzing the substances w hich pollute ion-exchange membrane and secondary brine, influences of the impurities contained in brine on the electrolytic performance of ion-ex chang e mem-brane are demonstrated and sug gestions are also offered.

Key word anions and cations,ion-exchange membrane electrolytic cell,influence

为了使离子膜法盐水电解长期稳定的运转,必须熟悉离子膜的特性,掌握其性能下降的主要原因,从而减少失误,真正发挥离子膜电解槽的优良性能。

通过我厂3万t/a离子膜烧碱开车两年来的运行情况,我们发现电解槽平均槽电压已由刚开车时的3.16V(3kA/m2)增长到3.45V(3kA/m2)。在处理出现故障的电解槽时我们发现:离子膜已由刚开车时的无色变为深棕色,膜的大部分明显存在轻度铁迹颜色变化比较大以及白色沉淀物,在盐水进料口上方的膜的上部区域有一些很深的皱折,发现皱折内排列着一系列气泡,在膜的阴极侧面明显存在大量起皱现象,起泡显现宽度大约4cm的局部条带状分布,且位于膜下沿以上约14cm处,与离子膜阳极侧的潮涌线吻合,起泡数量较多,面积大约为20mm@20m m,通

3使用S-940树脂应注意的问题

(1)树脂塔更换树脂后,必需倍量再生后方能投入使用。

(2)进树脂塔的盐水pH值应控制在8.5~9.5。

当树脂塔的pH值为酸性时,树脂将会变成氢型树脂,此时树脂与各种金属离子的亲和力将发生变化,这样将不能有效地去除盐水中的Ca2+、Mg2+等,如进树脂塔的盐水pH值较高,盐水中的Ca2+、Mg2+将有一部分以氢氧化镁、碳酸钙等分子状态的钙镁化合物存在,螯合树脂不能通过离子交换方式除去这部分钙镁化合物,只能以过滤作用拦截一部分。这时,一方面导致树脂塔的阻力增大,另一方面使树脂塔再生时反洗不彻底,再生效果不好而使树脂性能下降,因而使进槽盐水中Ca2+、M g2+含量可能超标而影响膜性能。

(3)严格控制盐水中的游离氯。

不但要使盐水中的游离氯符合工艺要求,同时应注意在树脂加酸再生前树脂塔内的盐水置换及淋洗必须充分,以避免加酸时酸与盐水中的氯酸盐反应产生游离氯,引起树脂氧化中毒。

(4)控制树脂塔内压力。

树脂塔内压力直接影响螯合树脂的寿命,若压力过大会使树脂破损,从而使树脂的使用寿命缩短。

(5)控制盐水进塔温度在(60?5)e。

盐水进塔温度低,会使树脂的吸附能力下降。

4结论

通过我厂近1年来的使用,国产漂莱特S-940螯合树脂完全可以替代进口的CR-11型树脂。这对我国离子膜法工艺国产化、振兴民族工业、降低产品成本、提高产品市场竞争力大有好处。

(1999-09-19收稿)

第11期1999年11月氯碱工业

Chlor-Alkali Industry

No.11

Nov.,1999

过拆槽发现阳极垫片在淡盐水平衡口处被腐蚀掉,有的阳极板中的阳极板条被局部腐蚀掉,长条被腐蚀断,呈锋利的针状物,在碱液出口通道内有大量镍粉颗粒存在。为了便于找出电解槽槽电压升高,离子膜性能下降的原因,外商积极配合,将我们的旧离子膜、旧阳极、阴极板带回去,且进行了分析。通过对离子膜表面的杂质取样分析,分析结果表现在膜的上部盐水进口区的阳极侧面存在中度钛镍污染,在膜的阴极侧面发现的污染物只有镍和阴极涂层的一种成分,英国ICI 公司的分析结果如表1所示。

表1离子膜污染物L g/cm2

污染物标准值运行3个月运行10个月后

Al<1<15

Ba<122

Ca<1820

M g<1<110

Fe<1430

Ni<1920

Sr<11<0.5

I<1<22

Ti<170250

S iO2<11057

英国ICI公司将我们的二次盐水取样带回去进行了分析,分析结果如表2。

表2二次盐水分析结果及要求指标

指标分析结果操作要求指标离子膜阳极涂层阴极涂层

Q(NaCl)/(g/L)305>270>270>250

X(Ca2++Mg2+)/10-60.028<0.03<0.03<30

X(Sr2+)/10-6<0.01<0.50<0.50

X(SiO2)/10-6 6.4<10<10<15

X(I-)/10-60.08<0.5<5.0

X(Ba2+)/10-60.040.15< 1.00.15

X(F-)/10-60.2<1.0<1.0

X(重金属)/10-60.005<0.05<0.05<0.05现将近期我厂自己分析的有关二次盐水的全分析数据列于表3。

通过以上分析结果,我们可看出离子膜性能下降的主要原因是供给盐水中杂质和离子膜中发生水泡的影响,现将各种阴阳离子对离子膜电解槽性能的影响粗略分析如下。

表3二次盐水全分析结果

控制指标标准1998-061998-071998-081998-111998-121999-011999-02 Q(NaCl)/(g/L)300?10.8295.12300.97292.20302.4305.1302.4295.7 X(Ca2++M g2+)/10-60.0320.8416.2615.1 2.14 2.34 2.4 2.03 X(M n2+)/10-6<0.050.0230.0110.0150.0350.0370.0340.036 X(Pb2+)/10-6<0.050.4260.6750.5010.3090.3210.3310.346 X(Al3+)/10-6<0.100.0090.00780.00240.00370.00520.00450.0065 X(Ba2+)/10-6<0.100.2000.2000.2000.8750.9710.9760.974 X(I-)/10-6<1.000.1180.0120.0030.0040.0060.0050.006 X(Fe3+)/10-6<0.500.0230.0230.0150.180.170.120.14

X(S i O

2

)/10-6<10 4.58 4.112 4.03 5.32 5.37 5.14 5.26 X(F-)/10-6<0.700.350.500.400.460.420.480.52

Q(Na

2

SO4)/(g/L)<10 6.957.67 5.32 5.48 4.37 5.657.65 X(S r2+)/10-6<0.500.0080.0080.0090.0090.0110.0100.012 X(Hg2+)/10-6<0.500.0050.0050.0050.0050.0050.0050.005 pH值11.611.3611.611.411.111.611.711.5

1盐水中钙、镁离子的影响

如果盐水中的Ca2+、M g2+不除去,则在电解过程中就会与阴极室迁移到阳极室的OH-结合,形成氢氧化物沉淀,这样不仅会消耗生成的碱,而且这些沉淀物会降低离子膜的渗透性,造成电解液NaOH 浓度上升,OH-反渗加剧,副反应增加,从而导致电流效率下降,槽电压上升,增加了电耗,缩短了离子膜的使用寿命。这些沉淀物沉积在离子膜内或靠近阴极一侧膜内,从而导致电解槽槽电压升高,且槽电压随着钙、镁杂质积蓄量的增加而增加,钙、镁积蓄量各在100ng/cm2时,槽电压的增加分别为25mV和105mV,镁积蓄时增加的幅度大。另一方面,电流效率随着钙积蓄量的增加而降低。而镁的蓄量增加时,电流效率没发生变化。

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第11期

1999年11月王志毅等:阴阳离子对离子膜电解性能的影响