离子膜法电解盐水
离子交换膜法生产工艺技术—盐水精制工艺技术
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（1） Mg2+、Ca2+的去除：
对于Mg2+、Ca2+精制主要采用化学和物理方法将其转化为
沉淀物而除去。
多数氯碱企业通常采用烧碱-纯碱法，称为双碱法。 加入烧碱-纯碱法让盐水中的Mg2+、Ca2+通过化学反应形成 不溶性的沉淀，然后通过沉降过滤等除去。具体反应如下 ： Ca2++CO32– →CaCO3↓ Mg2+十2OH- → Mg(OH)2 ↓
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流程图中的先除镁后除钙加气运行工艺介绍
粗盐水在前反应器内生成Mg(OH)2，压缩空气在突然减压后 从粗盐水中释放出来,形成一定粒径的微小气泡,带动盐水中的 疏松的、片状或羽状的Mg(OH)2一起形成向上的悬浮物，以一定 的速度向上浮起,并从上排泥口排出。
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较大而紧密的絮团在助沉剂FeCL3带动下，由于重力惯性作用， 迅速下沉到泥浆区，汇集后从底部排泥口排出。重度较大的泥砂 则从凝聚室直接下例
来自后反应器充分反应后的盐水送入凯膜过滤器，截留前 面预处理器未截流下来机械杂质和沉淀物等，过滤后的合格 一次盐水,加盐酸调节PH值，进入储罐供电解使用。
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膜过滤技术
凯膜技术源自人造血管技术，采用特殊工艺，制造出的 一种外壁孔小、内壁孔大的多孔膜。可将液体中的悬浮物 全部截留在凯膜的表面，滤清液通过膜孔从中空的管式膜 中部排出。
5
（1）海盐 ＊主要成分有氯化钠、硫酸镁、硫酸钾、硫酸钙、氯化镁、 溴化镁和碳酸钙等。
（2）湖盐 ＊一般来说，湖盐资源丰富，含盐量高，生产成本和能耗低 于海盐和井矿盐，开发潜力较大。但是湖盐中含有泥沙、芒硝 和石膏等杂质。
盐水二次精制与电解
(2)加入需要量的亚硫酸钠。
(3)加水调节到规定的浓度，待亚硫酸钠全部溶解后
停止搅拌。
(4)开动定量泵，根据盐水流量和亚硫酸钠的浓度
，调节亚硫酸钠的加入量。
任务一 盐水的二次精制
二、二次盐水过滤
一次盐水中的少量悬浮物，如果随盐水进入螫合树
脂塔，将会堵塞螯合树脂的微孔，甚至使螫合树脂呈团
状物，严重时有结块现象，从而降低树脂处理盐水的能
而螯合数脂对重金属的吸附能力很强，正常的洗涤Ca的
操作工艺，不能将重金属全部洗脱，从而影响树脂对Ca
的吸附，倍量再生增加了重金属的洗脱率，从而恢复了树
脂对Ca2+的吸附量。
任务一 盐水的二次精制
七、树脂的更换和添加 树脂经过一段时间的工作后，由于种种原因，树脂的 吸附容量下降，在经过倍量再生后，仍不能生产出合格的
（1）预涂 过滤前必须在炭素管的外表面，预先涂 上一层厚薄均匀的助滤剂α纤维素，以防止盐水中的悬 因此，在过滤系统中要设置预涂槽。在预涂槽内将α纤
浮物堵塞炭素管表面的微孔，以提高过滤器的过滤性能。
维素和过滤盐水配制成一定浓度的α纤维素溶液，然后
用泵将此溶液送往过滤器，不断循环进行预涂操作，使
涂层厚度达2—3mm即可。
出的酸性以及碱性废液送到污水池处理。
任务一 盐水的二次精制
4、 下面是树脂塔再生的过程： 第一步：水洗。下线塔中的剩余盐水用纯水置换。
纯水从塔顶进入。废盐水回收到废盐水槽(D-165)中。
第二步：反洗。水从塔底进入。树脂颗粒得到疏松，
小的颗粒被带走。废水排到离子交换树脂捕集器(Z-164)。
第三步：酸再生。盐酸被纯水稀释后送入塔进行树
环状结构的络合物。螯合树脂种类很多，有多种商品牌号，
离子膜烧碱工艺的工艺流程
离子膜烧碱工艺的工艺流程电解流程由二次盐水精制工序送来的精制盐水，通过盐水高位槽，进入电解槽的阳极液进料总管。
其流量由每个电解槽的自调阀来控制，以保证阳极液的浓度达到规定值。
进槽值由送入每台电解槽的直流电流进行串级控制。
浓度31%的高纯盐酸用来中和从阴极室通过离子膜渗透到阳极室的OH-离子，盐酸经过自动调节与阳极液一起送入阳极室。
精制盐水在阳极室中进行电解，产生氯气，同时NaCL浓度降低。
电解槽进、出口之间的NaCL分解率为约50%。
每个阳极室都有两个挠性软管，一个连接进料总管，另一个连接出料总管。
电解后产生的氯气和淡盐水混合物通过软管汇集排入阳极液总管，并在总管中进行气体和液体分离。
氯气在氯气总管中进行汇集后送入淡盐水储槽顶部。
在此，氯气中的水分被分离并滴落，然后氯气被送往界外。
氯气压力由自调阀控制。
淡盐水送入淡盐水储槽底部，然后用淡盐水循环泵一部分经液位自调控制送往脱氯工序；另一部分送往电解槽，进槽淡盐水流量由自动控制。
阴极液在阴极室电解产生氢气和烧碱，碱液进入阴极液循环槽，通过阴极液循环泵一部分经阴极液冷却器进入碱高位槽后，进入电槽，这部分电解液进槽前加纯水稀释，纯水量自调由直流电和碱串级控制；另一部分电解液经液位自调控制送入碱冷却器冷却至约45℃后送往碱储槽，然后送往罐区。
氢气在阴极液出口总管中分离，并在氢气主管线中进行汇集后，送到碱液循环槽顶部。
氢气中的水分被分离并滴落，然后氢气送往界外。
氢气压力由自调阀控制，与氯气压力串级控制，使氢气和氯气之间压差保持在设定范围内（5KPa）。
4.淡盐水脱氯工序电解槽出来的淡盐水和氯氢处理来的氯水混合后，用31%的高纯盐酸将PH值调节到约1.5，送入脱氯塔的顶部。
脱氯塔的压力为-70～75Kpa，由真空泵进行控制。
脱氯塔出口处游离氯降低到50mg/L，脱出的氯气汇入氯气总管，也可送入废气吸收塔。
脱氯后的淡盐水先用NaOH把PH调到9～11，再将亚硫酸钠储槽中配制的浓度为10wt%的亚硫酸钠溶液用亚硫酸钠泵加入到淡盐水管道中，以彻底除去残余的游离氯。
离子膜电解淡盐水脱氯效果分析
消耗 量 居高 不下 。 经 过探 索 ，０ ８年 １ 对 局 部 工 艺 参 数 进 行 ２０ ２月 了调整 ， 使亚 硫 酸钠 消耗 大幅 降低 ， 因而返 卤盐 水 中 的硫 酸 根离 子也 相应 下降 ， 氯化 钡用 量也 大 幅降低 ， 给企 业 带 来 巨大 经 济效 益 。从 ２ １ 年 陕 西 金 泰 氯 碱 化 工 有 限公 司 在 （ 以下简 称 “ 陕西 金 泰 ” ｌ ）０万 ｔａ离 子 膜 法 烧 碱 生 ／
产装 置 开车初 期 ， 淡盐 水真 空脱 氯效 果差 ， 亚硫 酸钠
Ｃ ｌ 反应 ， 使淡 盐水 中的 ＣＯ一 ｌ 增多 ：
Ｋｅ ｏ ｄ ： ｉｎ ｅ ｃ ａ ｇ ｍｂ ａ ｅ ｃ ｕ ｔ ｏ ａ ｄ ｌ ｔ ｒ ｅ；ｆｅ ｈ ｏ ｎ ； ｃ ｌｒ ｅ ｒ ｍｏ ｉ ｇ ｙ ｗ ｒ ｓ ｏ －ｘ ｈ ｎ ｅ ｍｅ ｒ ｎ ａ ｓｉ ｓ ｄ ； ｉ ｅ ｂ ｉ ｃ ｕ ｎ ｒ ｅ ｃ ｌｒ ｅ ｉ ｈ ｏｉ ｅ ｖ ｎ ｎ
年 ３月 初 ， 已经 ２个 多月 没 有 添 加 氯化 钡 ， 经监 测 ，
返 卤硫 酸根 离子 的浓 度符 合生 产要 求 。
１ 淡盐水 中氯的存在 形式及危害
１ １ 游 离氯 的存在 形式 ¨ ． 来 自离 子膜 电解槽 的淡 盐水 中含 有大 量 的游离
ｐ ｋ ａ （ ｏ／ ）ｐ ｋ ａｅ （ ｌＬ ／ Ｐ ／ ｍ ｌＬ） ／ Ｐ ｍ ＬＬ ／ Ｐ ／ ｍｏ ）ｐ ｋ ａ ｃ （ ｏ／ ／
Ｔａ ｌ Ｓ ｌ ｂ ｌ ｙ ｏ ｈ ｏ ｉ ｅ ｉ ｒｎ ｎ ｅ ｂ ｅ１ ｏ ｕ ｉ ｔ ｆｃ ｌ ｒｎ ｎ ｂ ｉ ｅ ｕ ｄ ｒ ｉ ｄ ｆｅ ｅ ｔｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｉ ｅ ｅ ｔｐ ｒ ｉｌｐ ｅ ｓ ｒ ｉ ｒ ｎ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ａ ｄ ｄ ｆ ｒ ｎ ａ ｔ ｒ ｓ ｕ ｅ ａ
离子膜制碱工艺标准操作手册(盐水精制和脱氯)
离子膜制碱工艺标准操作手册第一部分盐水精制和脱氯装置目录I 盐水精制和脱氯装置I-A 总述I-A-1 一次盐水规格I-A-2 过滤I-A-3 离子交换I-A-4 脱氯I-B 原理I-B-1 过滤I-B-2 离子交换塔I-C 开车I-C-1 准备工作I-C-2 二次盐水精制和淡盐水脱氯部分开车准备工作I-C-2.1 盐水管线准备I-C-2.2 一次盐水接收I-C-2.3 过滤盐水泵开车I-C-2.4 离子交换塔开车I-C-2.5 淡盐水泵开车I-C-2.6 脱氯塔开车I-C-2.7 化学脱氯开始I-D 二次盐水精制工序和淡盐水脱氯工序的正常操作I-D-1 盐水流量调节I-D-2 盐水过滤器的正常操作（界区外）I-D-3 离子交换塔操作I-D-3.1 T-160程序器操作手册I-D-3.1.A 操作切换I-D-3.1.B 操作顺序I-D-3.1.C 报警及联锁I-D-3.1.D 断电情况下的操作I-D-3.1.E 其它I-D-3.2 塔在线操作(1)多价阳离子去除情况检测(2)pH值检测(3)盐水进口压力和压差的检测I-D-3.3 离子交换塔切换I-D-3.4 离子交换塔下线再生(1)再生准备(2)再生(3)再生过程测量点I-D-3.5 高流量反洗I-D-3.6 离子交换塔树脂填充(1)树脂存储(2)确认(3)离子交换塔树脂填充(4)反洗(5)树脂量测量(6)树脂条件限定I-D-4 脱氯工序操作I-D-4.1 风机操作条件检测I-D-4.2 pH值测量I-D-4.3 塔中盐水液位I-D-4.4 有效氯I-D-4.5 亚硫酸钠罐液位I-D-4.6 真空脱氯I-D-4.7 用亚硫酸钠去除氯I-E 盐水精制工序和盐水脱氯工序停车I-E-1 盐水精制工序I-E-2 脱氯工序I-F 盐水精制的标准操作条件I-F-1 离子交换塔I-F-2 脱氯I-G 故障排除(1)脱氯一次盐水中存在有效CL2(2)过滤器的压差迅速升高(3)过滤盐水中SS含量高(4)再生后的树脂中有钙(5)在第一塔出口盐水中有钙(6)在第二塔出口盐水的PH值低(7)通过第一塔的压差高(8)离子交换塔废液中OH+低I-A 总述离子膜法烧碱工艺的盐水是通过在电解装置返回的盐水中化解盐来制备, 并通过化学处理进行精制。
离子膜电解用盐水品质的控制
ｌ ｏ ｎ ｇ － ｔ ｅ ｒ ｍ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｉ ｏ ｎ — ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｍｅ ｍｂ ｒ ａ ｎ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｌ ｙ ｚ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｆ ｉ ｆ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｗａ ｓ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ ．
（ ３ ） 化 盐 桶盐 泥 太 多 ， 盐 层 有 效 高 度 不 够 或 者 断层 或 者形成 假盐层 ， 导致 盐水不 能饱 和。 （ ４ ） 化盐 水 进量 分 布不 均 匀 或 盐 水 管 短 路 ， 化
１ 稳定一次盐水 品质
要稳 定 一次 盐水 品质 ， 除 了要 控制 好 离子 膜 法 烧碱 系统需 要 的原 盐 和碳 酸钠 、 亚硫酸 钠 、 氢 氧化 钠 等精 制剂 的采购 品质 外 ， 还 应严 格 控 制 生产 工 艺 指
对 化盐 水加 热化盐 ， 有 以下 ３个好处 。
（ １ ） 化盐水温度高 ， 溶盐速度快 ， 盐水容易达到 饱和， 从而提高设备的生产能力。
・
［ 作者简介］胡俊文（ １ ９ ６ ７ 一） ， 男， 现任武汉祥龙电业股份有 限公 司总工程师 ， 从事氯碱化工技术和生产 ２ ０年 。 ［ 收稿 日期］２ ０ １ ２— ０ ５— ２ １ ［ 编 者 按］本文作者胡俊文为《 氯碱工业》 第 ５届编委委员
旦发 现异 常 ， 立 即采取相 关措施 。
１ ． １ 盐水 工艺控 制指标
（ ７ ） 精制剂或者助沉剂带人过多的水分等。
１ ． １ ． ２ 化 盐温度
１ ． Ｉ ． １ Ｎ ａ Ｃ １ 浓度
离子膜 电解 系统 一般 要 求进 电解槽 盐 水 中 Ｎ ａ Ｃ １ 的质量浓度为（ ３ ０ ０± ５ ） ｇ ／ Ｌ 。氯化钠含量低 会造成电解电压升高 ， 电流效率下降。因此 ， 要严格
氯碱化工生产工艺
氯碱化工生产工艺
氯碱化工生产工艺是指利用电解方法将盐水进行分解反应，产生氯气、氢气和氢氧化钠的过程。
下面是关于氯碱化工生产工艺的简要介绍：
氯碱化工生产工艺主要包括离子膜法、氯碱盐电解法和氯碱饱和盐水电解法。
离子膜法是利用特殊的离子交换膜将电解槽分隔成阳极室和阴极室，其中阳极室产生氯气，阴极室产生氢气和氢氧化钠。
在阳极室，盐水经过电解变为氯气和次氯酸根离子。
次氯酸根离子通过膜透过到阴极室，并和水反应生成氢气和氢氧化钠。
这种工艺具有高效、节能、环保的特点。
氯碱盐电解法是在电解槽中直接将盐水进行电解，产生氯气、氢气和氢氧化钠。
这种工艺简单、成本低，但是在生产过程中产生的氧化性物质较多，对设备和环境的腐蚀性较高。
氯碱饱和盐水电解法是将饱和的盐水溶液直接进行电解，产生氯气、氢气和氢氧化钠。
这种工艺在生产过程中稳定性好，能够长时间运行，但是相对来说成本较高。
氯碱化工生产工艺可以根据不同的需要进行调整和改进，以适应不同的生产要求。
例如，可以采用高温电解的方法，提高反应速率和效率；还可以采用膜电解技术，提高产氢氧化钠的纯度。
总的来说，氯碱化工生产工艺是一种重要的化工生产方法，它可以高效地产生氯气、氢气和氢氧化钠。
在生产过程中，需要注意设备和环境的安全和保护，并根据不同的要求进行工艺的选择和改进。
离子交换膜法电解食盐水
离子交换膜法电解食盐水离子交换膜法电解的原理、工艺条件 盐酸的制备知识点：一、电解1、 含义：指在 原电池或电解池中，两个电极上发生的半反应，因为在原电池和电解池中， 氧化反应和还原反应使分别在两个电极上发生的。
原电池的负极和电解池的阳极的电极反应都 是氧化反应，故也叫氧化极。
原电池的正极和电解池的阴极反应都是还原反应，故也叫还原极。
2、 离子膜法电解食盐水的原理1、在离子交换膜发电解槽中， 由一种具有选择性透过性能的阳离子交换膜将电解槽分成阳极室 和阴极室学习情境五 氯碱生产技术工作任务 离子交换膜法电解授课地点 多媒体教室教学方法 讲授法课时包含章节 第五章第三四节主要教具、设 备、工具多媒体学习重点 及难点 离子交换膜法电解的原理、工艺条件 盐酸的制备学生学习基础 已具有有机化学，化工单元操作，物理化学，化工热力学等的学习基础，具有一定的自学能力，接受知识的能力也较强任务描述及任务目标Nut ]]»11值耳丨横士 24'1 * 2e =C'l 朗楹：211却2v = ir减小2NuCI+2ll ?O2Na(»H+H 2 T 增+ Cl ;黑三纽：I ni 极睛制teSm I ―1R7O(SJ?NaCIjS® SNdOH)以Nafion膜为例，离子膜的选择性透过离子膜是多孔结构物质，由孔和骨架组成，孔内是水相，固定离子团之间有微孔水道想通，骨架是含氟聚合物2、离子膜性能降低的主要因素1) 、钙和镁正离子在电场作用下，易进入离子膜内，形成沉积物堵塞孔通道2) 、为稳定操作，膜内的负离子团的数目要求相对稳定，电解液温度不宜过高，碱液浓度不宜过浓，避免出现脱水现象，在膜内产生结晶，造成膜的永久性损坏3) 、溶液碱浓度过低而温度较高时，在膜的界面处也可能出现积水起泡”现象，甚至使两层膜分开，失去离子膜的性能3、电解材料1) .阳极材料前氯碱工业上使用最广泛的是金属阳极和石墨阳极两类2) 阴极材料阴极材料要具有耐氯化钠、氢氧化钠的腐蚀，导电性能良好，且氢在电极上的过电位要低等特点。
离子交换膜法电解食盐水
二、离子膜选择透过性基本原理
在离子交换膜发电解槽中，由一种具有选择性透过性能的阳离子交换膜将电解槽分成阳极室和阴极室
以Nafion膜为例，离子膜的选择性透过
离子膜是多孔结构物质，由孔和骨架组成，孔内是水相，
骨架是含氟聚合物
2、离子膜性能降低的主要因素
1）、钙和镁正离子在电场作用下，易进入离子膜内，形成沉积物堵塞孔通道
2）、为稳定操作，膜内的负离子团的数目要求相对稳定，电解液温度不宜过高，碱液浓度不宜过浓，避免出现脱水现象，在膜内产生结晶，造成膜的永久性损坏
3）、溶液碱浓度过低而温度较高时，在膜的界面处也可能出现积水。
离子交换膜法生产工艺技术—离子交换膜法电解工艺技术
膜法除硝
具备以下特点和优势：
（1）硫酸根的去除是一个物理过程。 （2）可以使用全自动化工艺控制，比较方便。 （3）处理成本相对较低。 （4）全过程没有污染物的产生，完全符合目前国家产业政策。 （5）消除了任何其它因化学处理过程可能带入系统的不明杂 质离子对离子膜的污染，对离子膜的稳定运行具有重要的保证 作用。
阴
ClH2O
Na+
OH -极
OH OH -
离子膜碱 32-33％
精盐水 >300g/l
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软水
电极反应式如下： 阳极： 2Cl- － 2e →Cl2↑ 阴极： 2H+ ＋2e → H2↑ ；
电解过程总的反应式如下：
通电
总反应：2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2↑ + Cl2↑
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电解原理图还给我们释放以下信息： 1. 离子交换膜法电解技术可以直接获得32%左右的 NaOH产品；
4
5
（2）螯合树脂法二次精制原理
反应式如下：
吸附前的状态 结构更像张开的螯钳
吸附后的状态 变成了闭合的环状螯合物
6
（3）螯合树脂的再生
反应式如下：
通过上面的反应式，将钙（镁）型树脂转变成氢型树脂
通过这个反应式，氢型树脂转变7 成钠型树脂，恢复到初始状态。
（4）影响精制的主要因素
4.1 盐水的pH值 pH值的选择取决于选用的具体树脂种类、要求，以及树脂塔 出口钙镁含量的测定结果。
OH-则与从阳极透过离子膜过来的Na+，结合生成NaOH溶 液由阴极室流出，部分循环，大部分进入烧碱储罐。
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阳极：饱和食盐水预热到规定温度后，送入电解槽 的阳极室, 在阳极表面Cl－放电生成Cl2，汇入氯气入总 管，输送到后续处理。
离子膜法烧碱生产系统盐水精制技术进展
离子膜法烧碱生产系统盐水精制技术进展目前盐水电解生产烧碱的方法主要有隔膜法和离子膜法，离子膜法具有综合能耗低、液碱浓度高、氯[wiki]氢[/wiki]纯度高、装置自动化控制程度高、[wiki]环境[/wiki]污染轻等优势，是当今世界公认的先进制碱技术及发展方向。
整个生产装置采用DCS集散控制系统，对重要工艺控制指标进行在线控制，大幅度提高了操作精度，降低了操作强度，提高了劳动生产率，取得了良好的经济效益和社会效益。
离子膜法制碱技术向着复极式、高电流密度、自然循环电解槽的方向发展，目前此种电解槽生产企业主要在日本、德国，国内蓝星(北京)[wiki]化工[/wiki][wiki]机械[/wiki]有限公司引进了日本旭化成公司技术。
另外，离子膜法制碱关键部件——离子膜目前仍然被美国杜邦和日本旭化成、旭硝子3家公司控制。
电解槽及膜占烧碱成本比例较大，如何延长膜的使用寿命是每家氯碱企业运行管理的关键，其首要工作是控制盐水质量。
盐水中的杂质主要有：对烧碱装置安全生产有影响的NH4+对电解槽的电流效率有影响的Ca2+、Sr2+、Ba2+、Al3+、Hg2+、I-、SO42-、SiO2，会导致电压升高的Mg2+、Ni2+、Fe2+、Al3+、SiO2。
虽然各生产企业使用盐的质量不同(如海盐、井矿盐、湖盐)，其中杂质含量各有区别，但离子膜法电解系统对盐水的要求基本一致。
盐水精制是将盐水中的有害物质通过特定工艺技术除掉，以达到离子膜电解槽的使用要求。
去除这些离子的技术有很多，近年来采用膜过滤法处理盐水和SO42-去除技术提高了氯碱企业的整体技术装备水平，也为高电流密度电解槽的应用打下了良好的基础。
1、除铵技术盐水中的少量铵，特别是采用掺卤或全卤工艺时铵含量更高，在电解槽阳极室内与Cl2反应生成NCl3，而NCl2是一种易[wiki]爆炸[/wiki]的含氮化合物，它的存在给氯碱生产带来安全隐患。
盐水除氨技术：粗盐水进入折流槽，加入一定量的NaClO，在除氨反应槽中完成反应，生成单氯胺，向氨吹除塔通压缩空气，单氯胺被空气带出系统，盐水中铵的质量分数小于1×10-6。
离子膜法制烧碱的生产工艺
离子膜法制烧碱的生产工艺离子膜法是一种将盐水电解制取烧碱的工艺，主要通过使用离子膜来实现正负离子的选择性传递，从而实现烧碱的分离与提纯。
下面将详细介绍离子膜法制烧碱的生产工艺。
首先，离子膜法制烧碱的工艺包括电解槽系统和电解剂制备系统两部分。
1.电解槽系统：(1)电解槽：电解槽中主要包括阳极室、阴极室和中间隔膜室。
阳极室和阴极室之间分别设有阳极和阴极板，中间隔膜室中放置离子膜。
(2)盐水进料系统：盐水从进料系统中进入阳极室，经过阳极室中的阳极板，形成氯气和氢气。
(3)钾液进料系统：钾液从进料系统中进入阴极室，通过阴极室中的阴极板与水反应，产生氢气和氢氧化钾。
(4)碳酸钠产物系统：碳酸钠从离子膜室中排出，经过后续工艺处理，得到高纯度的烧碱。
2.电解剂制备系统：(1)盐水制备：通过水解盐制备盐水，通常使用的水解盐有氯化钠和硫酸钠等。
(2)钾液制备：通过将氨水与碳酸钾反应，得到氢氧化钾水溶液。
(3)离子膜制备：离子膜主要包括阳离子交换膜和阴离子交换膜，制备时需要选择合适的材料进行改性处理，以提高其选择性传递能力。
1.盐水电解：将盐水从进料系统中引入阳极室，采用直流电源施加在阳极和阴极板上，产生氯气和氢气。
氯气从阳极室排出，氢气从阴极室排出，通过槽外收集和处理。
2.钾液电解：将钾液从进料系统中引入阴极室，施加直流电源，进行电解。
产生的氢气从阴极室排出，通过槽外收集处理，而氢氧化钾溶液则从槽中排出，进入碳酸钠产物系统。
3.六氢合碳酸钠生成：在碳酸钠产物系统中，将氢氧化钾与二氧化碳进行反应，生成碳酸钾。
该反应一般在高温下进行，确保反应充分、反应速度较快。
4.离子膜传递：离子膜的作用是在阳极室和阴极室之间实现正负离子的选择性传递。
阳离子交换膜将氢离子传递到阴极室，而阴离子交换膜则将氯离子传递到阳极室。
这样可以使电解过程更加高效和纯净。
5.产品收集和处理：将产生的碳酸钠从离子膜室中排出，纯化处理后得到高纯度的烧碱产品。
电解离子膜生产中的淡盐水脱氯
电解离子膜生产中的淡盐水脱氯摘要电解离子膜生产过程中的淡盐水含有游离氯，必须在回到一次盐水之前脱除所含游离氯。
本文就淡盐水脱氯的原理、方法、工艺流程进行了阐述，并讨论了脱氯系统的选用、技术改造及使用效果。
通过改造氯酸盐分解装置，降低了淡盐水中氯酸盐的含量，保证了烧碱产品质量及系统的稳定运行。
关键词：离子膜、淡盐水、脱氯Electrolytic production of caustic salt water dechlorinationAbstractThe membrane electrolysis of salt water in the production process containing free chlorine contained in the free chlorine to be removed once with brine before returning. In this paper, the principle of dilute brine dechlorination, methods, processes are described and discussed the selection, transformation and use of effects dechlorination system. Through the transformation of chlorate decomposition device, reducing the salt water content of chlorate, caustic soda to ensure the stable operation of the quality of products and systems.Kay words: Caustic, salt water, dechlorination目录摘要 (I)Abstract (II)1 文献综述 (1)1.1研究背景 (1)1.2研究现状 (1)2 淡盐水脱氯处理基本研究 (1)2.1 生产原理及工艺流程 (1)2.1.1淡盐水中游离氯的存在形态 (1)2.1.2 生产原理 (1)2.2真空脱氯原理 (2)2.2.1真空脱氯的原理 (2)2.2.2脱氯时加酸、加碱的作用 (3)2.2.3亚硫酸钠除氯 (4)2.3氯酸盐分解的原理 (5)3 脱氯生产工艺 (5)3.1 脱氯工艺 (5)3.2脱氯系统的选用 (5)3.2.1 真空脱氯装置的运行情况 (5)3.2.2 真空脱氯工艺的优缺点 (6)3.2.3 空气吹扫 (6)3.2.4 空气吹除脱氯运行情况 (7)3.2.5 空气吹除脱氯工艺的优缺点 (7)3.2.6 真空脱氯的选用 (7)4 优化脱氯工艺，降低氯酸盐含量 (7)4.1 氯酸盐分解槽的改造 (7)4.2 增设盐酸自动阀 (7)4.3 通过分解槽内底部增设压缩空气管网 (7)6 结论 (8)参考文献 (8)谢辞 (9)1 文献综述1.1研究背景离子膜法电解制烧碱技术是目前世界上最先进电解制烧碱技术。
离子交换膜法电解饱和食盐水
离子交换膜法电解饱和食盐水
初中学生可回答
离子交换膜法电解饱和食盐水是一种新型的水处理技术，它主要用于
制备饱和食盐水，因此适用于制备生活饮用水。
一、离子交换膜法电解饱和食盐水的原理
离子交换膜法电解饱和食盐水，是充分利用电解膜将粗盐水中的骨架
离子与小分子对调，形成全新的结构，从而制备饱和食盐水的技术。
其原理是电解膜的活性度量的水的溶解能力，将水中的溶质（包括钠、钙、氯、硫酸根离子等）尽可能的混合溶解。
利用电解膜的非截留、
吸附、催化活化作用，使水中的各种溶解有机以及无机溶质在其膜内
部分解成单离子和极性分子，从而得到最终的饱和食盐水。
二、离子交换膜法电解饱和食盐水的优点
1. 该方法是一种低能耗的电水处理技术，可节省水和能源。
2. 离子交换膜法电解饱和食盐水的反应时间短，运行稳定性好，准确
性高，可有效地消除水中的水溶分质，提升水质和发挥几何型的作用。
3. 电解膜可以迅速吸收小分子、水离子和其他污染物，达到净化水质
的目的。
4. 该技术可以节约物质材料和改善社会环境。
三、离子交换膜法电解饱和食盐水的应用
1. 离子交换膜法电解饱和食盐水通常用于工业生产和饮用水制备，是一种低成本、高效率的水处理技术。
2. 用于轻质制造：也用于橡胶、塑料领域，可用于水晕处理和塑料涂层，从而抑制形成的气泡减少成品的污染。
3. 广泛用于高纯水的制备：如制备植物气镁，电子电路等。
4. 用于电力行业：一般应用于蒸汽动力发电系统中的蒸汽清洗。
总之，离子交换膜法电解饱和食盐水是一种低耗能、高效、安全的水处理方法，具有很高的应用前景，可以保证水质，改善社会环境。
离子膜法电解盐水资料
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
2、全氟磺酸膜（Rf-SO3H）
全氟磺酸膜是一种强酸型离子交换膜。这类膜的亲 水性好，因此膜电阻小，但由于膜的固定离子浓度低， 对OH-的排斥力小。因此，电槽的电流效率较低，一般小 于80%。且产品的NaOH浓度也较低，一般小于20%。但 它能置于PH=1的酸性溶液中，
项目三 盐水的二次精制和电解
【实施方法】 到相关企业参观考察，绘制盐水二次精制工艺流程图； 学习阳离子交换膜性质，理解离子膜法电解盐水的原理； 依据平衡移动原理，制定淡盐水脱氯方案； 根据膜的性能，归纳影响离子膜电解槽的技术经济指标。 【任务】
一、盐水的二次精制任务
三、离子膜法电解盐水 五、除氯酸盐和淡盐水脱氯
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
（2）优良的电化学性能 在电解过程中，为了降低槽 电压以降低电能的消耗，离子膜必须具有较低的膜电阻 和较大的交换容量。同时还须具有较好的反渗透能力， 以阻止OH-离子的渗透。 （3）稳定的操作性能 为了适应生产的变化，离子膜 必须能在较大的电流波动范围内正常工作，并且在操作 条件（如温度、盐水及纯水供给等）发生变化时，能很 快恢复其电性能。
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
而且电流效率也较高，可达95%以上。它能置于PH＞ 3 的酸性溶液中，在电解时化学稳定性好。缺点是膜电阻 较大，在阳极室不能加酸，因此氯中含氧较高。 目前采用的羧酸膜是具有高／低交换容量羧酸层组成 的复合膜。电解时，面向阴极侧的是低交换容量的羧酸 层，面向阳极侧的是高交换容量的羧酸层。这样既能得 到较高的电流效率又能降低膜电阻，且有较好的机械强 度。
因此可在电解槽阳极室内加盐酸，以中和反渗的OH-。 这样所得的氯气纯度就高，一般含氧少于0.5%。
离子膜电解一次盐水工艺设备知识
(2)选择原盐的标准 a、氯化钠含量要高。 b、Ca2+、Mg2+、SO42+杂质要少。 C、不溶于水的机械杂质要少。 d、盐的颗粒要粗。
二、盐水精制的原理
（1）原盐中杂质对电解的影响 a、Ca2+、Mg2+的影响:盐水中的 Ca2+、Mg2+将在阴极侧与电解产物氢 氧化钠发生反应，生成难溶解的氢氧化钙和氢氧化镁沉淀，堵塞离 子膜的空隙，造成电流效率下降和槽电压上升等现象，缩短离子膜 的使用寿命 。 b、SO42-的影响:盐水中的SO42-含量较高时，会促使OH-在阳极放电而 产生氧气，这样不仅消耗电能降低电流效率，而且还会降低氯气的 纯度。 C、重金属离子的影响:盐水中存在重金属离子，将会对阳极涂层的 电化学活性有相当大的影响，如Fe2+、Mn2+等是由钢制设备带来，因 此要对盐水设备的防腐工作引起重视。 d、机械杂质的影响:如果不溶性的泥砂等杂质随盐水进 入电解槽中， 会堵塞膜的空隙，使电槽运行恶化。
布水板
排泥口
C N 过滤器
工作原理：CN型过滤器采用悬浮介质层 的吸附+过滤原理进行固液分离，能够 高效除去盐水中的悬浮物质；粗盐水加 两碱后，流入混合反应槽（停留1个半 小时）经充分反应后，进CN过滤器吸附 过滤后出水ss≤1mg/L。整套工艺采用 PLC自动控制系统，清洗再生采用自身 反冲洗，过滤层不堵塞；使用的过滤介 质，只需每年少量补充，使用的过滤介 质为乙烯基树脂，其密度为0.1;对进料 浑盐水杂质含量比例无要求，无需定期 进行化学药剂再生，只需要每年定期进 行添加一定过滤介质。
四、CN系统工艺流程图
三氯化铁
NaCO3
聚丙烯酸钠
折流槽
一号 反应 罐
电解法生产制烧碱—离子膜电解
3 阳极液NaCl浓度
NaCl浓度过低时，水合钠离子中结合 水太多，使膜的含水率增大，使膜膨胀， 严重时导致起泡、分层，破坏离子膜。
4 电流密度
电流密度影响槽电压和产品中NaCl 的含量及NaOH产品的纯度
5 电解液温度
离子膜有最佳操作温度范围，温度升高， 离子膜空隙增大，使钠离子的迁移数增多， 有助于电流效率提高；同时提高膜的电导度。
Cl2
Ｈ2
淡盐水
Cl- H+ Na+
NaOH 溶液
NaCl
OH-―
H2O
电极反应 阳极： 2Cl Cl2 2e
阴极： 2H 2e H 2 方程式：2NaCl + 2H2O2NaOH + Cl2 + H2
课程小结
1、掌握离子膜法电解的优点； 2、掌握离子膜法电解的原理。
思考题
离子膜电解过程中如何提高 产品氢氧化钠的浓度？
离子膜性能要求
1、保持良好的电化学性能、较好的机械强度 和柔韧性； 2、具有较低的膜电阻，以降低电能消耗； 3、具有较高的离子选择透过性。
1
全氟磺酸膜
2
全氟羧酸膜
3
全氟磺酸羧酸膜
课程小结
1、离子膜法电解生产烧碱工艺对 离子膜性能的要求； 2、离子交换膜类型及特点。
思考题
离子交换膜法电解生产烧碱 工艺中，对离子膜的性能要
单级式 复极式
单级式
MGC离子膜电解槽的结构是由下列部件组成：端板、连接拉杆、阳极 盘、阴极盘、阴阳极电流分体器、金属槽框、连接铜排、离子膜等
复级式
各个单元槽由主要由下列各主要部件组成：阳极、阴极、隔板、槽框等。 各单元槽焊接串联，用钢钛复合板做为隔板，还有橡胶垫片、离子交换 膜。整台电解槽通过油压系统进行压紧和松卸，一般该槽的有效电极面 积为2.7m2
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是非常重要的。
4、阳极液中NaCl浓度的影响
如果阳极液中NaCl浓度太低对提高电流效率、降低
碱中含盐均不利。
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
这主要是因为水合钠离子中结合水太多，使膜的含 水率增大的缘故。这样一方面由于阴极室的 OH- 离子
容易反渗透，导致电流效率下降；另一方面阳极液中
的Cl-离子也容易通过扩散迁移到阴极室，导致碱液中
层其它金属氧化物的活化层所构成的阳极。
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
（二）阴极材料 阴极材料要具有耐氢氧化钠、氯化钠的腐蚀，导电 性能良好，氢在电极上的过电位要低等特点。钢是能符 合上述各种条件的较理想的阴极材料。 近几年来，国外已采用活性阴极，国内也有不少单 位在开始进行研究工作。所谓活性阴极，就是在碳钢阴 极表面涂上一层具有能降低氢的过电位的含镍合金（如 镍铅、镍、钴钨磷等活性涂层），从而达到进一步降低 电能消耗的目的。
六、影响离子膜电槽的经济技术指标
在离子膜电解制碱工艺中，除了考虑电流效率、槽
电压等技术经济指标外，如何使离子膜能够长期稳定运
转是很重要的。因为离子膜的价格非常昂贵，由于对电
解槽的工艺条件控制失误而导致离子膜受到严重损坏的
事故时有发生，有时即使不出重大事故，也会影响离子
膜的电解性能，从而使电耗迅速上升。
五、二次精制盐水的电解工艺
二次精制盐水经盐水预热器预热后，以一定的流量送
往电解槽的阳极室进行电解。与此同时，纯水从电解槽底
部进入阴极室。通入直流电后，在阳极室产生的氯气和流 出的淡盐水经分离器分离后，湿氯气进入氯气总管，经氯 气冷却器与精制盐水热交换后，进入氯气洗涤塔洗涤，然 后送到氯气处理部门；从阳极室流出的淡盐水中一含 NaCl 220g/L ，还有少量氯酸盐、次氯酸盐及溶解氯。
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
2、全氟磺酸膜（Rf-SO3H）
全氟磺酸膜是一种强酸型离子交换膜。这类膜的亲 水性好，因此膜电阻小，但由于膜的固定离子浓度低， 对OH-的排斥力小。因此，电槽的电流效率较低，一般小 于80%。且产品的NaOH浓度也较低，一般小于20%。但 它能置于PH=1的酸性溶液中，
在电解槽阴极室产生的氢气和浓度为32%左右的高纯
液碱，同样也经过分离器分离后，氢气进入氢总管，
经氢气洗涤塔洗涤后，送至氢气使用部门。 32% 的高纯
液碱一部分作为商品碱出售，或送到蒸发工序浓缩。另
一部分则加入纯水后回流到电槽的阴极室。
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
下降。从图看出，如果盐水中SO42-离子浓度在4g／l以下
时，对电流效率无明显影响，但如超过5g／l则电流效率
就明显下降。
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
（3）其它重金属离子的影响
盐水中Sr2+离子的存在对膜性能的影响见下图，从中可以 如何控制好盐水中
看出Sr2+ 离子对膜性能的影响比Ca2+要小一些，而且它还 的杂质离子含量 受到盐水中SiO2含量的影响。
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
（4）较高的机械强度 离子膜必须具有较好的物理 性能。薄而不破，均一的强度和柔韧性。同时由干膜长 时间浸没在盐水中工作，它还须具有较小的膨胀率。 （5）使用方便性 膜的安装和拆卸应较方便。 （二）离子交换膜的种类 1、全氟羧酸膜（Rf-COOH） 全氟羧酸膜是一种具有弱酸性和亲水性小的离子交 换膜。膜内固定离子的浓度较大，能阻止OH-的反渗透， 因此阴极室的NaOH浓度可达35%左右。
离子的迁移率有关。要使电流效率达到或接近100%，就
要使水合钠离子的迁移率接近1。然而，由于阴极液中
OH-离子的反渗透，OH-与阳极液中溶解氯发生副反应的
缘故，导致电流效率下降。同时也使氯中含氧升高。因
此，在生产中常采用在阳极室内加盐酸调整阳极液的pH
值的方法，来提高阳极电流效率，降低阳极液中NaClO3
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
3、阴极液中NaOH的浓度的影响
阴极液中NaOH浓度与电流效率的关系存在一个极大
值。当阴极液NaOH浓度上升时，膜的含水率就降低，膜
内固定离子浓度随之上升，膜的交换容量变大，因此电流
效率就上升。但是，随着NaOH浓度继续升高，由于OH-
离子的反渗作用，膜中OH-离子的浓度也增大，当NaOH
二、精制盐水电解理论探究
四、几种离子膜电槽的认识
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
一、离子膜法制碱原理 用于氯碱工业的离子交换膜,是一种能够耐氯碱
腐蚀的阳离子交换膜。在膜的内部有非常复杂的化学
结构，膜内存在固定离子和可交换的对离子两部分。
在电解NaCl水溶液时所使用的阳离子交换膜的膜体
中，活性基团是带负电荷的固定离子和一个带正电荷
利用进电槽的纯水量来调节。
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
二、离子交换膜的性能和种类 （一）离子变换膜的性能 离子交换膜是离子膜制碱的核心要素，它必须具备 以下几个条件。 （1）高化学稳定性 在电解槽中离子膜的阴极侧接 触的是高温浓碱，而在阳极侧接触的是高温、高浓度的 酸性盐水和湿氯气。因此，它必须具备良好的耐酸耐碱 和耐氧化的性能。
少，所以提高盐水的浓度，可以减少氯气在阳极液中的
副反应，从而达到提高电流效率、降低电耗的目的。
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
2、盐水中杂质含量
在离子膜法制碱技术中，进电槽的盐水质量是关键，
它对膜的寿命、槽电压和电流效率均有重要的影响。
(1) 钙、镁离子的影响
如前所述，盐水中的Ca2+，Mg2+及其它重金属离子，
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
三、电极材料 （一）阳极材料 由于阳极是直接与化学性质活泼的湿氯气、新生态 氧、盐酸及次氯酸等接触，因此对阳极材料的要求主要 是具有较强的耐化学腐蚀性；对氯的过电位要低、导电
性能良好；机械强度高而又易于加工。此外，还应考虑
电极价格便宜而又易于取得。
金属阳极就是以金属钛为基体，在钛的表面涂上一
项目三 盐水的二次精制和电解
【实施方法】 到相关企业参观考察，绘制盐水二次精制工艺流程图； 学习阳离子交换膜性质，理解离子膜法电解盐水的原理； 依据平衡移动原理，制定淡盐水脱氯方案； 根据膜的性能，归纳影响离子膜电解槽的技术经济指标。 【任务】
一、盐水的二次精制任务
三、离子膜法电解盐水 五、除氯酸盐和淡盐水脱氯
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
1、盐水浓度
（1）盐水中NaCl含量高，可以提高溶液的电导率，
从而可以降低电解质溶液的电压降，减少电能消耗。
（2）盐水中NaCl含量增大后，可以降低Cl-在阳极上
的放电电位，还可以抑制OH-离子放电。这可降低电耗，
减弱氧气对阳极石墨的腐蚀，减少氯内含氧。
（3）氯气在盐水中的溶解度随着盐水浓度增大而减
的固定离子，因具有排斥Cl-和OH-的能力，使它们不
能透过膜，从而获得高纯度的NaOH溶液。
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
离子膜电解制碱原理如图所示。电解槽的阴极室和阳 极室用阳离子交换膜隔开，精制盐水进入阳极室，纯水 加入阴极室。通电时 H2O 在阴极表面放电生成氢气， Na+ 离子通过离子膜由阳极室迁移列阴极室与 OH- 结合 成NaOH；Cl-离子则在阳极表面放电生成氯气。经电解 后的淡盐水随氯气一起离开阳极室。氢氧化钠的浓度可
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
对于复极槽，通过各个单元槽的电流是相等的，其 总电压则是各个单元槽的电压之和。 即 I = I1 = I2 =……=In V = V1 + V2+ ……+ Vn 所以每台复极槽运转的特点是低电流、高电压。
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
的含量及氯中含氧量。
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
如果膜的性能好，OH-离子几乎不反渗，则在阳极液内 就不必加盐酸。但是阳极液的酸度也不能太高，一般控制 pH值在2-5之间。因为当pH值小于2 时，溶液中H+离子会
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
复极槽和单极槽之间的主要区别在于电槽的电路接 线方法不同。单极槽内部的各个单元槽是并联的，而各 个电解槽之间的电路是串联的。复极槽则相反，在槽内 各个单元槽之间是串联，而电解槽之间为并联。因此， 在单极槽内通过各个单元槽的电流之和即为通过一台单 极槽的总电流。而各个单元槽的电压则是和单极槽的电 压相等。即 I = I1+ I2+……+ In V = V1 = V2 =……= Vn 所以每台单极槽运转的特点是低电压、大电流。
浓度超过35-36％以后，膜中OH-离子浓度增大的影响就
起决定作用，OH-要反渗到阳极侧，使电流效率明显下降。
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
阴极液中NaOH浓度对槽电压的影响，一般是浓度高
槽电压亦高。当碱浓度上升 1% 时，槽电压就要增加
0.014v。因此，长期稳定地控制阴极液中的 NaOH浓度
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
（2）优良的电化学性能 在电解过程中，为了降低槽 电压以降低电能的消耗，离子膜必须具有较低的膜电阻 和较大的交换容量。同时还须具有较好的反渗透能力， 以阻止OH-离子的渗透。 （3）稳定的操作性能 为了适应生产的变化，离子膜 必须能在较大的电流波动范围内正常工作，并且在操作 条件（如温度、盐水及纯水供给等）发生变化时，能很 快恢复其电性能。
NaCl含量增大。
同时，如果离子膜长期在低NaCl浓度下运行，还会
使膜膨胀、严重起泡、分离直到永久性的损坏（当阳
极液中 NaCl 浓度为 50g/L ）。但阳极液中 NaCl 浓度也
不宜太高，否则会引起槽电压上升。