子任务1知识点1：离子膜电解槽电解基本概念汇总
子任务1知识点1：离子膜电解槽电解基本概念.
职业教育应用化工技术专业教学资源库《离子膜烧碱生产操作》课程教学方案淄博职业学院《离子膜烧碱生产操作》课程教学方案教师：序号：授课时间上课地点多媒体教室学习内容子任务1：精制盐水电解生产过程---知识点1：离子膜电解槽电解基本概念学时教学目标专业能力◆能熟练掌握离子膜电解生产工艺流程；◆能认知离子膜电解生产工艺流程；方法能力学会离子膜电解槽生产烧碱、氯气和氢气过程的组织方法，学会分析电极上电流流动方向规律总结的方法，学会本工序内岗位上人员相互协调工作方法。
社会能力在完成讨论学习的过程中，要善于利用各种教学资源，能与同学、老师有效地进行问题交流，增强社会交际和沟通能力，积极地完成工作任务。
目标群体之前已学习了二次盐水精制操作方法，完成了任务二次工作要求；熟悉了完成实际工作任务的一般工作方法。
现开始学习精制盐水电解的理论知识与注意事项。
为完成该工作任务，首先要学习一些与电解槽相关的电化学知识。
教学环境多媒体教学方法讨论提问法和任务驱动教学法时间安排教学过程设计。
一、任务资讯1.准备精制盐水电解工艺流程图；2.电解槽结构图纸资料和电解岗位操作法；二、任务决策根据电解制碱生产任务的要求，有针对性地分析完成该项任务所需要的工作条件；由师生分组讨论共同参与制订完成离子膜烧碱生产的虚拟仿真操作任务的决策方案，并进行完善提高。
三、任务计划根据电解制碱的决策方案要求和完成任务需要的时间要求，由教师指导，组长组织成员完成工作任务实施的工作计划。
熟悉电解槽内电流流动和发生的电化学反应需要2个学时。
四、任务实施教师指导任务完成的总体规划，介绍任务完成需要的条件要素，把完成本次任务精制盐水电解的相关图纸、电解岗位操作的相关知识点和质量标准要求介绍给小组成员。
（一）精制盐水电解的基本过程1．电解过程的基本定律⑴ 法拉第第一定律G=KQ=KIt式中 G ——电极上析出物质的质量，g 或kg ；Q ——通过的电量，A ·s 或A ·h ； K ——电化当量； I ——电流强度，A ； t ——通电时间，s 或h要提高电解生成物的产量，则要增大电流强度或延长电解时间。
化学电解原理知识点总结
化学电解原理知识点总结电解是通过电流作用促使溶液或熔融物质发生化学变化的过程。
它是一种重要的化学反应方式，常常用于生产金属、精炼金属、制备化学工业原料和分析等方面。
在电解过程中，正极和负极上分别发生氧化和还原反应，产生正极产物和负极产物。
下面将对电解原理的相关知识点进行总结。
1. 电解的基本概念电解是通过电流作用使电解质在电极上发生化学变化的过程。
在电解过程中，电流通过电解质溶液或熔融物质时，正极上发生氧化反应，负极上发生还原反应。
电解过程中产生的气体、液体、固体等称为电解产物。
2. 电解质的种类电解质是指能在电解过程中发生电离的化合物，通常包括电离性较高的盐类、酸和碱。
根据电解质的形态，电解可分为溶液电解和熔融电解两种。
3. 溶液电解的原理溶液电解是通过电流作用使电解质溶液中发生化学变化的过程。
在溶液电解中，正极上发生氧化反应，负极上发生还原反应。
电解质在溶液中电离为阳离子和阴离子，阳离子向负极移动，阴离子向正极移动，完成化学变化。
溶液电解可用于金属的电镀、电解精炼、氢氧化铜的制备等方面。
4. 熔融电解的原理熔融电解是通过电流作用使电解质熔化后发生化学变化的过程。
在熔融电解中，金属或非金属的阳离子向负极移动，阴离子向正极移动，实现金属的电解精炼、非金属的制备等过程。
熔融电解常用于铝的生产、镁的生产、钠的生产等方面。
5. 电解反应的基本规律在电解过程中，正极上发生的反应称为氧化反应，负极上发生的反应称为还原反应。
正极上的电解反应趋向于释放电子，负极上的电解反应趋向于吸收电子。
在电解反应中，正极上通常生成氧化物，负极上通常生成金属或氢气。
6. 电解过程中的能量转化在电解过程中，电能被转化为化学能，正极和负极上的化学变化能够释放或吸收电能。
正极和负极上的能量转化满足热力学定律和电化学定律，能量守恒在电解过程中得到体现。
7. 电解反应的影响因素电解反应的速率和效率受多种因素影响，包括电流密度、电极材料、电解质浓度、温度、电解质的离子活度等。
高一化学电解知识点
高一化学电解知识点电解是化学中的一种重要现象，通过电流使电解质分解为正负离子的过程。
它涉及到许多重要的概念和原理。
在高一化学学习中，了解电解的知识点对于理解化学反应、电化学以及工业生产中的一些关键过程具有重要意义。
本文将介绍高一化学电解的知识点，帮助读者深入了解这个重要的领域。
一、电解的基本概念电解是通过通电使电解质溶液或熔融状态下的离子化合物发生化学反应的过程。
在电解过程中，正极称为阳极，负极称为阴极。
通电后，阴极吸引阳离子，阳极吸引阴离子，从而促使电解质分解为正负离子。
二、电解质和非电解质电解质是指能够在溶液或熔融状态下电离产生正负离子的物质。
常见的电解质包括盐、弱酸、弱碱等。
非电解质是指不能在溶液或熔融状态下电离的物质，如糖、乙醇等。
三、电解的条件1. 电解质：只有电解质能够发生电解过程，非电解质不能电离，因此不能进行电解。
2. 电流：电流是电解的动力来源，通电使电解质发生电解反应。
电流的大小与反应速率有关。
3. 电解质浓度：电解质溶液的浓度越高，离子的数目就越多，反应速率也会增加。
4. 温度：温度的升高有助于提高溶液中离子的运动速率，从而影响反应速率。
四、电解的例子1. 铜电解：将含有铜离子的溶液作为电解液，通过通电使铜阳极溶解，同时在阴极上析出纯净的铜金属。
2. 水电解：将水作为电解质，并通过通电使水分解为氧气和氢气，产生氧气的电极称为阳极，产生氢气的电极称为阴极。
3. 氯化钠电解：将氯化钠熔融后通电，产生氯气和钠金属。
五、电解的应用1. 金属的提取：许多金属的提取都涉及到电解过程，如铝的电解法制取金属铝。
2. 电解池：电化学工业中常用电解池来进行电解反应，如制取化学品、电镀等。
3. 蓄电池：蓄电池通过内部的化学反应来存储和释放电能，实现电能的转化。
六、电解的影响因素1. 电流的大小：电流越大，电解过程中产生的物质也会更多。
2. 反应时间：反应时间的延长会增加反应的程度和产生物质的量。
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HClO＋NaOH→ 1 2
O2＋NaCl＋H2O
BiTAC-859复极式离子膜电解槽生产烧 碱的工艺流程
图3-20 电解精制盐水生产烧碱的工艺流程示意图
压力计
压力计
图3-10 旭硝子单极槽离子膜电解工艺流程简图
由一块阳极终端板，若干中间单元和一块阴极
N2 供
酸性溶液中，在电解时化学稳定性好，缺点是膜电阻
Na+可以与水溶液中的同电荷的
此，通过各个电解单元的电流之和就是通过这台单极电
渗透，因此阴极室的NaOH浓度可达35%左右。
由一块阳极终端板，若干中间单元和一块阴极
变松，从而造成许多微细弯曲的
图3-16 BiTAC-859复极式离子膜电解槽单元极板上电流流动形式示意图
废
氯
氯 气 总 管
气 总 管
淡
循
应
一、离子交换膜的种类
联的，各个单元的电流相等电解槽的总电压是各个电解
图3-21 电解槽紧密及针孔压力实验及水封罐
全氟羧酸/磺酸复合膜是一种性能优良的离子膜，使
6ClO-＋3H2O－6e→2ClO3-＋4Cl-＋6H+＋ O2
由用若的干 阳电离解子质交单换元膜组的成膜，体每中个有电活解性单基元团由，阳它极是、由离带子负交电换荷膜与阴电针极解孔槽实组气验成密工。及具 此，通过各个电解单元的电流之和就是通过这台单极电
工业应用案例—离子交换膜电解槽
一、离子交换膜电解槽的种类 工业上用的每一种槽型，每台电解槽都是
由若干电解质单元组成，每个电解单元由阳极、 离子交换膜与阴极组成。 按供电方式的不同，离子膜电解分为单
极式和复极式两大类。
工业应用案例—离子交换膜电解槽
整流器
初三化学电解知识点归纳总结
初三化学电解知识点归纳总结电解是指在电流的作用下，电解质溶液中的正离子和负离子在电极上发生氧化还原反应而分离出来的过程。
而电解质则是能在溶液中产生离子的物质。
电解是化学学科中一个重要的概念，本文将对初三化学电解相关的知识点进行归纳总结。
一、电解的基本概念电解是指通过外加电流使电解质溶液中的化学物质发生氧化还原反应，从而得到相应的产物。
电解可以将离子还原成原子、分子，或者将原子、分子氧化成离子。
二、电解质的分类根据电解质溶液中所含离子的性质不同，电解质可以分为无水电解质和水溶性电解质。
1. 无水电解质：指在无水条件下形成离子的物质。
常见的无水电解质有熔融状态下的氯化钠、氢氟酸等。
2. 水溶性电解质：指在水溶液中形成离子的物质。
常见的水溶性电解质主要包括酸、碱、盐等。
三、电解中的电解质离子电解质溶液中的离子分为阴离子和阳离子两类。
1. 阴离子：在电解质溶液中带负电荷的离子称为阴离子。
常见的阴离子有氯离子（Cl-）、硫酸根离子（SO42-）等。
2. 阳离子：在电解质溶液中带正电荷的离子称为阳离子。
常见的阳离子有钠离子（Na+）、铵离子（NH4+）等。
四、电解的条件要进行电解，需要具备以下条件：1. 电源：提供稳定的电流，常见的电源有干电池、蓄电池和直流电源等。
2. 电解质溶液：由电解质和溶剂组成的溶液，其中电解质能够产生离子。
3. 电解槽：用于放置电解质溶液的容器，通常由两个电极和电解液组成。
4. 电极：将电流引入电解质溶液的导体，分为阳极和阴极。
5. 电解反应：电流通过电解质溶液时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。
五、电解过程中的现象和规律在电解过程中，会观察到以下现象和规律：1. 电解液溶液中会发生电解，产生气体、金属和电解质溶液等。
2. 气体的产生：在电解液溶液中，电解质的阴离子或阳离子会发生氧化还原反应，产生气体。
例如，氯化钠溶液电解产生氯气和氢气。
3. 金属的析出：在电解液溶液中，阴极会发生还原反应，金属离子还原为金属，从而在电极上析出金属。
高三化学电解知识点总结
高三化学电解知识点总结电解是一种通过电流将化学反应转化为非自发性的电化学过程。
在高三化学学习中，电解是一个重要的知识点，涉及到许多基础概念和实际应用。
本文将对高三化学电解知识点进行总结，帮助同学们更好地理解和掌握这一内容。
一、电解和电解质电解是指将电能转化为化学能的过程。
在电解过程中，电流通过电解质溶液或熔融电解质时，会在电解质中发生化学反应。
电解质是能够在溶液或其熔融状态下导电的物质，包括离子化合物和部分分子化合物。
二、电解的基本原理电解质在电解过程中会发生氧化还原反应。
在电解质溶液中，正极（阳极）接收电子，发生氧化反应；负极（阴极）释放电子，发生还原反应。
电解质的溶液中，经过电解反应，生成阳极产物和阴极产物。
三、电解的条件电解必须满足一定的条件才能进行，主要包括以下几点：1. 电解质必须是导电性能良好的物质，如电解质溶液或熔融电解质。
2. 电解质溶液或熔融电解质中需要有足够的离子数目，以促进电解反应的进行。
3. 存在外加电源，提供电能进行电解。
四、电解的应用电解在生活和工业中有广泛的应用，其中一些典型的应用包括：1. 电解水：电解水可以将水分解为氢气和氧气，并且可以应用于制氢、制氧、水处理等方面。
2. 金属电解：电解可以用于金属的提取和纯化，如铝、铜、锌等。
3. 电镀：电解可以用于金属的电镀，提高金属的耐腐蚀性和美观度。
4. 电池：电解产生的阳极产物和阴极产物可以用来作为电池的电解质溶液。
五、电解的实验操作在进行电解实验时，需要注意以下几个方面：1. 选择合适的电解质：根据实验目的和需要选择适当的电解质进行实验。
2. 选择适当的电解槽：电解槽应该具有良好的导电性能和耐腐蚀性能。
3. 控制电流强度和时间：电流强度和电解时间的选择对实验结果有重要影响，需要根据实际情况进行调整。
六、电解的环境保护问题电解过程中会产生一些有害物质，对环境和人类健康造成影响。
因此，在电解过程中需要注意环境保护问题，采取相应的措施进行防护和处理。
离子膜电解槽的工作原理
离子膜电解槽的工作原理离子膜电解槽是一种用于电解制取氯碱化合物（如氯气、氢气、氢氧化钠和氯化氢）的设备，其工作原理基于离子选择性透膜的特性。
离子膜通常是由聚合物材料制成的薄膜，具有高电导性和选择性透过特定离子的能力。
离子膜电解槽的工作原理如下：1. 电解槽结构：离子膜电解槽由阳极室、阴极室和中间的离子选择性膜组成。
阳极室和阴极室之间通过离子选择性膜隔开，形成两个相互隔离的电解液室。
2. 电解液配置：阳极室和阴极室中分别加入含有离子的电解液。
在氯碱工业中，阳极室通常使用饱和氯化钠溶液，阴极室则采用饱和氢氧化钠溶液。
3. 电极反应：在阳极室，电解液中的氯化钠溶液受电解作用，发生离解反应，产生氯离子和钠离子。
2Cl- →Cl2 + 2e-阴极室中的氢氧化钠溶液受电解作用，发生离解反应，产生水和氢气。
2H2O + 2e- →H2 + 2OH-4. 离子传递：当电流通过电解槽时，离子选择性膜只允许特定类型的离子透过。
在离子膜电解槽中，阳极室中的氯离子只能通过离子选择性膜进入阴极室，而阴极室中的氢氧化物离子也只能透过离子选择性膜进入阳极室。
这样，电解液中的离子可以在电解槽中迁移。
5. 反应生成物：在阴极室中，阴极吸收氢离子和电子，生成氢气。
2H+ + 2e- →H2在阳极室中，氯离子接受电子，生成氯气。
2Cl- →Cl2 + 2e-同时，在阳极室中，水还原成氧气和氢氧化钠。
2H2O →O2 + 4H+ + 4e- .通过上述反应，离子膜电解槽可以同时制取氯气、氢气和氢氧化钠。
离子选择性膜的隔离作用使得阳极室和阴极室能够独立操作，提高了产物的纯度和设备的效率。
离子膜电解槽的工作原理具有以下优点：1. 高纯度产物：离子选择性膜可以有效地隔离阳极室和阴极室，保证产物的纯度。
2. 高效能消耗：离子膜电解槽的电解效率高，能耗低。
3. 节约能源：离子膜电解槽不需要饱和盐溶液的氯化钠向阳极室注入而消耗能量，只需普通的低浓度溶液即可。
离子膜电解槽的工作原理
离子膜电解槽的工作原理
离子膜电解槽是一种利用离子膜将电解液分隔成两个隔离的电解区的电化学装置。
其工作原理如下：
1. 离子膜：电解槽内放置一种特殊的离子选择性透膜，也称为离子膜。
离子膜有正负两种类型，分别让通过正离子或负离子通过，同时阻止反离子通过。
离子膜的作用是将电解液分隔为阳极区和阴极区。
2. 电解液：电解槽内填充两种具有电导性的电解液，分别存在于阳极区和阴极区。
阳极区的电解液中含有被氧化的物质，而阴极区的电解液中含有被还原的物质。
3. 电解反应：在电解槽中通电时，正极吸引阴离子，负极吸引阳离子，导致正离子和负离子通过离子膜进入另一侧的电解液中。
4. 氧化反应：正极处发生氧化反应，氧化物质失去电子，生成氧气或者其他氧化产物，同时释放出正电荷。
这些正离子通过离子膜进入阴极区。
5. 还原反应：负极处发生还原反应，还原物质接受电子，生成还原产物，同时吸收正电荷。
这些负离子通过离子膜进入阳极区。
6. 离子传递：离子膜的选择性透过性使得阳离子只能通过阳离子膜进入阴极区，
负离子只能通过阴离子膜进入阳极区。
这样就实现了电解液的分隔和离子传递。
7. 电解产物：在阳极和阴极的反应过程中生成的气体或化学物质可在各自的电解液中收集或利用。
离子膜电解槽可用于水电解、金属电解、气体电解等多个领域的电化学反应。
子任务1知识点1：离子膜电解槽电解基本概念汇总
一般氯碱厂的电解槽的电压效率在60%～65%之间。
几个重要的概念解读
3.电能消耗
QV VIt W 1000 1000
W —— 消耗的电能， kW · h； Q —— 电量， A · h； I —— 电流强度， A ； t —— 运行时间， h ； V —— 槽电压， V。
几个重要的概念解读
V215 V212
L L
循环水
V213
成品碱
V214 负压水封
V215 正压水封
V212 阳极液罐
V213 阴极液罐
E217 进槽碱换热器
图3-2 精制盐水电解工艺流程简图
电解过程的基本定律
电解过程是电能转变为化学能的过程。当以直 流电通过熔融态电解质或电解质水溶液时，即产生 离子的迁移和放电现象。
电解过程的基本定律
2.法拉第第二定律
当直流电通过电解质溶液时，电极上析出（或溶解）1 克当量的任何物质，所需要的电量是恒定的，在数值上约等 于96500C，称为1法拉第（用F表示）。 即 1F=96500C=96500A· s=26.8A· h 当电解食盐水溶液时，1A· h的电量理论上可生成的各产 物的质量为： KCL2 35.46 / 26.8 1.323g / ( A h)
0.0592 氧化态 lg n 还原态
几个重要的概念解读
平衡电极电位，V； —— —— 标准平衡电极电位，V； n——电极反应中的得失电子数； α 氧化态、α 还原态——分别表示与电极反应相对应的氧 化态和还原态物质的活度。 （2）超电压E超 由于实际电解过程并非可逆，存在浓差极化、电化学极 化(由于电极上电荷转移步骤进行缓慢而引起的极化)，使 电极电位偏离平衡时的电极电位。其偏离平衡电极电位的 值称为超电压。
离子膜电解槽知识-氯碱化工版-海川在线-海川化工论坛化工技术交流社区-Pow...
离子膜电解槽知识-氯碱化工版-海川在线-海川化工论坛化工技术交流社区-Pow...楼主说的是NaClO3电解槽，而离子膜电解槽与其区别小弟说明一下（以CHEMETICSD的NaClO3电解槽与伍德电解槽区别）1.结构不同：NaClO3电解槽的阳极和阴极没有膜隔开，一般是阴阳极穿插；伍德电解槽阳极和阴极是有离子膜隔开。
2.NaClO3电解槽阴极为铁，阳极为钛；而伍德电解槽阴极筋板是以镍，阳极也为钛。
3、电化学反应不同：主要是NaOH与不与Cl2反应。
NaClO3电解槽反应，而伍德电解槽尽量杜绝。
打字太累，先发篇文章自己体会吧：离子膜电解法又称膜电槽电解法，是利用阳离子交换膜将单元电解槽分隔为阳极室和阴极室，使电解产品分开的方法。
离子膜电解法是在离子交换树脂（见离子交换剂）的基础上发展起来的一项新技术。
利用离子交换膜对阴阳离子具有选择透过的特性，容许带一种电荷的离子通过而限制相反电荷的离子通过，以达到浓缩、脱盐、净化、提纯以及电化合成的目的。
这项技术已经用于氯碱的生产,海水和苦咸水的淡化，工业用水和超纯水的制备,酶、维生素与氨基酸等药品的精制，电镀废液的回收，放射性废水的处理等方面，其中应用最广泛、成效最显著的是氯碱工业。
在氯碱工业中，利用阳离子交换膜电解槽电解食盐或氯化钾水溶液来制造氯气、氢气和高纯度的烧碱（氢氧化钠）或氢氧化钾。
1975年日本旭化成工业公司制成全氟羧酸型离子交换膜，首先实现离子膜电解法制烧碱，同年日本实现工业化生产。
工艺流程经过两次精制的浓食盐水溶液连续进入阳极室（图1）,钠离子在电场作用下透过阳离子交换膜向阴极室移动，进入阴极液的钠离子连同阴极上电解水而产生的氢氧离子生成氢氧化钠，同时在阴极上放出氢气。
食盐水溶液中的氯离子受到膜的限制，基本上不能进入阴极室而在阳极上被氧化成为氯气。
部分氯化钠电解后，剩余的淡盐水流出电解槽经脱除溶解氯，固体盐重饱和以及精制后，返回阳极室，构成与水银法类似的盐水环路。
电解主要设备知识—电解槽
复极式单元图
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二、电解槽的结构
离子膜电解槽不管哪种槽型，每个电解单元都有阳极、 阴极和离子膜组成，多个电解单元组成一台电解槽。
1、阳极
阳极主体材质为金属钛，基材主要是钛板拉制的菱形孔网。
如图：
，在阳极网上涂Ra（镭）、Ir （铱）、Ti 等金属的氧化物固溶体作为活性涂层。
离子膜电解槽阳极涂层的使用寿命，各公司的保证 值基本在一个水平线上(6～8年)，相差不大，个别 可达 8～10年。
影响阳极寿命的主要因素：
（1）阳极液 pH值 （2）阳极上的沉积物质 这些沉积物由于能致盲活性 点，故能使阳极的过电压增大，从而影响阳极涂层的寿 命。
（3）离子膜的完好性 （4）日常生产管理
2、阴极 阴极主体材质为金属镍。在镍盘的镍支承网上，有
两种形式的弹性镍网，一种是金属板拉网（菱形网） ，一种是弹性编织网（或称为弹性体，如图所示）。
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阴极弹性网（菱形拉网）
阴极弹性编织网（弹性体）
阴极弹性体是电解槽可以做成大面积复极槽，而 保证离子膜不会振动的主要原因所在。
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2、槽型特点 单极式电解槽特点是：
阴阳极液循环采用自然循环，浓度均一，易于操作。
缺点：每台单元槽都需要阴阳极单独供电，电槽之 间也需要金属电路连接，导电金属需用量极大，占 地面积大，连接管路长、管件多。
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复极式电解槽的优点：导电金属需求量小，电路导电损 失小，整流效率高。
缺点：总电压较高，杂散电流腐蚀问题，制造和组 装精度要求较高。
任务四： 离子膜电解 核心设备认知
子任务1：离子膜电解槽
电解槽离子膜的反应原理
电解槽离子膜的反应原理电解槽离子膜是一种用于电化学反应的重要设备，利用离子选择性透过性能，可以分离不同离子，并在阳极和阴极之间实现电解反应。
本文将详细介绍电解槽离子膜的反应原理。
电解槽离子膜是一种具有选择透过性的薄膜材料，由离子交换树脂或聚合物制成。
其具有良好的离子选择性与导电性能，可以将阳离子与阴离子有效地分离开来。
在电解槽中，离子膜被放置在阳极和阴极之间，形成离子通道，使得阳离子和阴离子只能通过离子膜才能达到对面的电极。
电解槽离子膜的反应原理涉及离子选择性透过和离子交换两个过程。
首先让我们来看看离子选择性透过的原理。
离子选择性透过是指离子在离子膜中透过的选择性。
电解槽离子膜的材料具有特殊的内部结构，使其只允许特定电荷的离子通过。
对于阳离子交换膜而言，其内部结构带有阴离子树脂，只允许阳离子通过。
同样，阴离子交换膜的内部结构带有阳离子树脂，只允许阴离子通过。
这种选择透过性使得电解槽中的阳离子和阴离子能够有效地分离开来。
离子交换是指在离子膜中，阳离子与阴离子之间的交换过程。
离子膜上的离子交换树脂或聚合物具有离子交换基团，可以与离子发生化学反应并与其交换电荷。
在电解槽中，当离子通过离子膜的时候，离子与离子交换基团发生化学反应，并与其发生离子交换。
这种离子交换使得阳离子和阴离子可以从原来的位置迅速移动到对面的电极，并参与到电解反应中。
需要注意的是，电解槽离子膜只允许离子通过，而其他物质如溶剂和非离子溶质则无法通过。
这种选择透过性可以避免溶剂和非离子溶质干扰电解反应，从而提高反应的选择性和效率。
另外，电解槽离子膜还具有很高的导电性能，能够承受大电流密度。
电解过程中，离子在离子膜中的运动是通过电场驱动的。
当电场施加到离子膜上时，离子膜内部的离子受到电场力的作用，从而导致离子在离子膜中迅速运动。
这种离子的快速迁移确保了电解反应的高效进行。
综上所述，电解槽离子膜的反应原理可以总结为离子选择性透过和离子交换。
离子选择性透过使得阳离子和阴离子能够在离子膜中有效分离，离子交换使得离子能够快速迁移到对面的电极并参与到电解反应中。
电解原理知识点总结
电解原理知识点总结一、电解的概念和基本原理电解是指在液体中通过电流作用下，将化学物质分解为离子的过程。
在电解过程中，电解质发生自发的化学变化，或者说发生了化学反应。
电解原理是基于化学物质的电离性质和电流的作用机制，是电化学的重要基础。
1. 电解的概念电解是利用电能将化学物质分解为其组成离子的过程。
在电解过程中，由于电流的作用，正极放出氧化剂，消耗电子，发生还原反应；负极则吸收电子，发生氧化反应。
2. 电解的基本原理电解的基本原理是化学物质的电离性质和电流的作用机制。
电解过程中，化学物质被电解为阴离子和阳离子。
在阳极，发生氧化反应；在阴极，发生还原反应。
电解产物是由阳离子和阴离子组成的。
二、电解的影响因素电解反应是受电流的影响的，不同的电流强度、电解时间、电压等因素会影响电解速率、电解产物的种类和数量。
1. 电解反应的影响因素（1）电流强度：电流越强，电解速率越快。
（2）电解时间：电解时间越长，电解产物量越多。
（3）电压：电压越大，电解速率越快。
（4）电解液浓度：电解液浓度越高，电解速率越快。
2. 电解过程的影响电解过程中，阳离子在阳极发生氧化反应；阴离子在阴极发生还原反应。
不同的离子对电极的极性有不同的影响。
一般来说，常见的阳离子在阳极发生氧化反应，阴离子在阴极发生还原反应。
三、电解的应用电解在工业生产和实验室研究中有广泛的应用。
电解可以用来制备金属、非金属和化学化合物，也可以用来分离和提纯化学物质。
电解技术可以高效、环保地生产各类化学品，是化工生产的重要技术手段。
1. 金属的电解提取许多金属是通过电解提取的。
金属的电解提取是利用金属离子在电解液中转移电流，从而在电极上还原成金属的过程。
例如，铝、镁、锌等金属都可以通过电解提取的方法获得高纯度的金属。
2. 非金属的电解制备一些非金属也可以通过电解方法制备。
例如，氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物可以通过电解高浓度的盐水或碱性水溶液制备。
氯气、氢气也可以通过电解盐水制备。
子任务1技能点3：能分析运行中离子膜电解槽运行的问题与提出处.
温度（℃） ≤ 容量（m3）
电解系统初次开车操作程序
C. 铜排连接及极化电流输入操作 电槽所有单元阴、阳极液溢流后，连接电解槽 和整流器间的铜线（新槽）。 所有的单元槽溢流后，立即联系通入极化电流。 检查、确认每个单元槽电压保持在1.6V～1.8V 根据电槽温度变化，及时联系电气调节极化整 流器的电流设臵。 极化电流送上后，使用万用表测量并记录 所有单元槽电压。
职业教育应用化工技术专业教学资源库《离子膜烧碱生产操作》课程
任务3：精制盐水电解
子任务1：精制盐水电解生产过程
技能点3：能分析运行中离子膜电解槽运行
的问题与提出处理措施
淄博职业学院
精制盐水电解的开停车操作
能根据所学电解槽基本理论知识，选择合适类型的离子膜
电解槽； 能完成离子膜电解生产开停车与正常运行操作； 会分析精制盐水电解运行系统中出现异常现象的原因，并 提出解决措施。 掌握精制盐水电解开车前的准备工作； 掌握离子膜电解槽生产装臵的控制要点与指标要求；
V-5
V-6 V-7 V-8
淡盐水出口阀
碱液出口阀 氯气出口阀 氢气出口阀
开
开 关 关
V-13
V-14 V-15 V-16 V-21
Cl2取样阀
H2废气出口阀 Cl2废气出口阀 N2入口阀 阳极室Cl2取样阀
开
开 关 开 开
电解系统初次开车操作程序
离子膜电解槽工作原理
离子膜电解槽工作原理
1 离子膜电解槽定义
离子膜电解槽是一种通过离子选择性透膜分离离子的技术，将电
化学反应与分离过程相结合的装置。
2 离子膜
离子膜是一种由离子交换树脂制成的非常薄的高分子薄膜。
离子
膜具有特殊的离子选择性，可以允许特定类型的离子通过，而阻止其
他类型的离子通过。
3 离子膜电解槽的工作原理
离子膜电解槽由金属板和离子选择性膜组成。
在电解液中，离子
在离子选择性膜上发生选择性透过，达到分离的效果。
在电解液内部，溶剂分子经常被氧化还原反应中的产物成功地阻止逆向扩散。
离子膜电解槽将电解室分为两个区域：阴阳板室和中间腔。
进入
阴阳板室的电流被电解液充满，使电解液中的阴离子流向阳极，阳离
子流向阴极。
在中间腔中，离子膜将阳离子与阴离子隔开，这样防止
标准电极和电解液交互作用并测定阳离子和阴离子的浓度。
通过离子
膜的选择性透过作用，将离子分离出来，得到纯净的离子。
4 离子膜电解槽的应用
离子膜电解槽被广泛应用于化工、环保、食品加工、电子、电力
等领域。
例如，在电子行业，离子膜电解槽用于生产高纯度的硅材料，
在化工制药行业中用于生产高纯度的酸碱溶液，广泛应用在水处理领域中，可净化副产水，提高处理效率，减少对环境的影响。
5 结论
离子膜电解槽是一种能够通过离子选择性透膜分离离子的装置。
离子膜具有特殊的离子选择性，可以允许特定类型的离子通过，而阻止其他类型的离子通过。
离子膜电解槽被广泛应用于化工、环保、食品加工、电子、电力等领域。
电解
• 4、由于电解槽的副反应产生了大量的游离氯：ClO-， 游离氯具有强氧化性，存在于盐水中，会腐蚀盐水精制 系统的设备和管道，阻碍一次盐水工序中沉淀物的形成， 损害二次盐水中炭素管和离子交换树脂塔的树脂，危害 极大，所以游离氯必须除去。 • 另外，经过多次闭路循坏，氯酸盐（ClO3-）累积的浓 度逐渐升高，氯酸盐进入盐水后会导致离子交换树脂的 损害，同时碱中的氯酸盐含量也随之升高，腐蚀有关设 备，所以必须将氯酸盐分解一部分，使ClO3-的生成量 和分流量达到平衡，保证安全生产。 • 5、氯酸盐在酸性、高温（92-94℃）条件下分解。 • NaClO3+6HCl →NaCl+3Cl2↑+3H2O
• 三、阴极液系统 • 从电解槽阴极室流出的约88℃的32% 的烧碱通过位差进入氢气分离器，然后进 入阴极液罐，阴极液泵从阴极液罐中抽取 烧碱，通过阴极液换热器进入阴极液高位 槽。阴极液从高位槽内流出后加入纯水， 浓度大约为28%，然后再进入电解槽 。 • 四、主要工艺流程如下：
• 二、电解： • 1、离子膜电解制碱原理如图所示：
2、电解槽的主反应 2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2+H2 3、电解槽的副反应 阳极侧副反应: Cl2 +H2O → HClO + HCl • HClO → H+ + ClO• Cl2 +2OH- （从阴极室反渗过来的）→ ClO-+ Cl- +H2O • 另外，由于电解槽温度高于80℃，所以阳极室中有相当数量的 ClO-发生如下歧化反应，生成ClO3-: • 3ClO- → 2 Cl- + ClO3- (75℃)
• 7、化学脱氯原理 • 真空脱氯脱除了阳极液中的大部分游离氯， 但仍剩余10—20mg/l的游离氯，为了将游 离氯完全脱除，在碱性条件下用过量的 Na2SO3溶液进行化学脱氯。但缺点是在 盐水中增加了SO42-，使BaCl2消耗增加。 • HClO+NaOH+Na2SO3→ • NaCl+Na2SO4+H2O
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G实际产量 G理论产量 100%
电流效率越高，电流损失越小，同样的电量 获得的电解产物越多。现代氯碱厂，电流效率 一般为95%～97%。
几个重要的概念解读
实例计算 某氯碱厂电解车间有20台电解槽在位
运行，电解槽的运行电流强度为16000A,一昼夜可生 产电解碱液34.6吨，其NaOH含量为32%（wt%），试 求阴极电流效率η。
几个重要的概念解读
过电位虽然消耗一部分电能，但在电解技术上有 很重要的应用。由于过电位的存在，可使电解过
程按着预先的设计进行。
阳极上发生的是氧化过程，电极电位越低的越易
失电子。
由于过电位的存在，使得在阳极上放电的是Cl-而 不是OH-，获得的是氯气而不是氧气。
几个重要的概念解读
超电压的大小与电极反应的性质、电流密度、电极材料等 因素有关。Cl2、H2、O2在不同材料的电极上和不同电流密度下 的过电位见表3-1所示。
表3-1 25℃时H2、O2、Cl2在不同材质电极上和不同电流密度下的过电位
几个重要的概念解读
（3） 槽电压E槽
电解时电解槽的实际分解SE降
（4）电压效率：
理论分解电压与槽电压的比称为电压效率。 电压效率
E理 100% E槽
提高电压效率的一个很重要的措施是降低槽电压 。
V215 V212
L L
循环水
V213
成品碱
V214 负压水封
V215 正压水封
V212 阳极液罐
V213 阴极液罐
E217 进槽碱换热器
图3-2 精制盐水电解工艺流程简图
电解过程的基本定律
电解过程是电能转变为化学能的过程。当以直 流电通过熔融态电解质或电解质水溶液时，即产生 离子的迁移和放电现象。
图3-3 离子的迁移
图3-4 电解饱和食盐水实验装置
电解过程的基本定律
1.法拉第第一定律 G=KQ=KIt G——电极上析出物质的质量，g或kg ； Q——通过的电量，A· s或A· h； K——电化当量；g/A· h I——电流强度，A； t——通电时间，s或h。 要提高电解生成物的产量，则要增大电流 强度或延长电解时间。
电解过程的基本定律
2.法拉第第二定律
当直流电通过电解质溶液时，电极上析出（或溶解）1 克当量的任何物质，所需要的电量是恒定的，在数值上约等 于96500C，称为1法拉第（用F表示）。 即 1F=96500C=96500A· s=26.8A· h 当电解食盐水溶液时，1A· h的电量理论上可生成的各产 物的质量为： KCL2 35.46 / 26.8 1.323g / ( A h)
解：NaOH的实际产量为34.6×0.32＝11.072（t）
1.492 16000 24 20 11.458(t ) NaOH的理论产量＝ 6 10
11.072 100% 96.63% 11.458
几个重要的概念解读
2.槽电压及电压效率
（1）理论分解电压E理
电解过程发生所必须的最小外加电压称为理论分解 电压。它在数值上等于阴阳两极的可逆平衡电位之差。 E解 阳 阴 阴阳两极的电极电位可由能斯特方程求得： RT 氧化态 ln nF 还原态 25℃时，
实例计算3-4试计算生产1000kgNaOH，理论上需要消 耗的电能为多少kW· h?（已知NaOH的理论分解电压等于
2.3V） 解：NaOH的电化当量等于1.492g/(A· h) 生产1000kgNaOH所需要的电量为：
1106 Q 670241.3( A h) 1.492
W理 QV 670241.3 2.3 1541.6(kW h) 1000 1000
1.492 16000 24 10 G1 5.729(t ) 6 10
Cl2的理论产量：
G2
H2的理论产量：
1.323 16000 24 10 5.080(t ) 6 10
0.0376 16000 24 10 G3 0.144(t ) 6 10
几个重要的概念解读
KH2 1.008/ 26.8 0.0376g /( A h)
KNaOH 40..01/ 26.8 1.492 g / ( A h)
电解过程的基本定律
实例计算3-1 现有电槽10台，运行电流强度为16000A， 求理论上每日可生产多少吨烧碱、氯气和氢气? 解：根据法拉第定律：G＝KItn得 NaOH的理论产量：
职业教育应用化工技术专业教学资源库《离子膜烧碱生产操作》课程
任务3：精制盐水电解
子任务1：精制盐水电解生产过程
知识点1：离子膜电解槽电解基本概念
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精制盐水的电解仿真流程图
能熟练掌握离子膜电解生产工艺流程； 能认知离子膜电解生产工艺流程；
理解掌握离子膜电解槽内的盐水电解的 机理； 能叙述离子膜电解盐水的工艺流程；
0.0592 氧化态 lg n 还原态
几个重要的概念解读
平衡电极电位，V； —— —— 标准平衡电极电位，V； n——电极反应中的得失电子数； α 氧化态、α 还原态——分别表示与电极反应相对应的氧 化态和还原态物质的活度。 （2）超电压E超 由于实际电解过程并非可逆，存在浓差极化、电化学极 化(由于电极上电荷转移步骤进行缓慢而引起的极化)，使 电极电位偏离平衡时的电极电位。其偏离平衡电极电位的 值称为超电压。
一般氯碱厂的电解槽的电压效率在60%～65%之间。
几个重要的概念解读
3.电能消耗
QV VIt W 1000 1000
W —— 消耗的电能， kW · h； Q —— 电量， A · h； I —— 电流强度， A ； t —— 运行时间， h ； V —— 槽电压， V。
几个重要的概念解读
精制盐水电解生产工作任务
把合格的精制盐水通过电解的方法生产 30%NaOH ，同时副产Cl2、H2。
图3-1 离子膜电解槽
精制盐水电解工艺流程简图
R211 电解槽 V216 氢气放空筒
P P
氮气
纯水
R211
精制盐水 回水 回水 淡盐水去脱氯 T T 蒸汽
V216 E217
自来水 回 水
V214
自来水