氯碱工业

应用电化学读书报告

氯碱工业

氯碱工业简介

工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。

氯碱工业原理

阴极：2H+ + 2e- = H

2

↑ 0.841 还原

阳极：2Cl- - 2e- = Cl

2

↑ 1.3297 氧化

总反应离子方程式：

2Cl－ + 2H

2O ——（电解） 2OH－ + H

2

↑ + Cl

2

↑

总反应：

2NaCl + 2H

2O——（电解） 2NaOH + H

2

↑ + Cl

2

↑

还伴有副反应发生: 4OH--4e=2H2O+O2↑φΘ=0.401v Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O

4OH--4e=2H2O+O2↑φΘ =0.401v

2Cl- -2e- = Cl2↑φΘ=1.3533v

可以看出来O2比Cl2 先析出来，解决办法：

1.我们选用氧过电位大的电极，使OH-的放电阻滞因素大大超过Cl-，这样阳极上

主要发生Cl-氧化反应，可选用石墨作为电解水的阳极。

2.提高Cl-浓度，降低OH- 浓度，尽最大可能阻止OH- 迁移到阳极。

3.采用离子膜，对离子进出有选择性的膜。

氯碱工业采用的方法（三种）

1.汞阴极法：消耗水银，污染较严重，已不再发展。

2.隔膜法：

3.离子交换法：

下面我主要介绍一下隔膜法。

隔膜法电解是目前电解法生产烧碱最主要的方法之一，所谓隔膜法是指在阳极与阴极之间设置隔膜，把阴、阳极产物隔开。隔膜是一种多孔渗透性隔层，它不妨碍离子的迁移和电流通过并使它们以一定的速度流向阴极，但可以组织OH-向阳极扩散，防止阴、阳极产物间的机械混合。

隔膜法虽然存在缺陷，但由于设备简单，成本较低而受到普遍采用。下面我提出几点改进建议：

1.可以防止阴阳极产物的混合但是不能妨碍阴阳离子的自由迁移，氢氧根离子可向阳极迁移，这样就有了副反应的发生。采用逆流法阻止氢氧根向阳极扩散。

2.采用石墨做阳极同样会有阳极腐蚀现象。阳极损耗不得不定时更换材料采用金属阳极，即以金属钛为基体，在机体上涂一层其他金属氧化物的活化层所构成的阳极，例如钛极钌-钛金属阳极。

3。隔膜材料为石棉隔膜，杂质的堆积堵塞隔膜孔隙，使渗透性恶化，故隔膜也要经常替换，这不得使我们目光转向新型的交换膜，下面就介绍一下离子膜交换法电解食盐水。

简述氯碱工业主产物NaOH的主要用途

一.精炼石油。

石油产品经硫酸洗涤后，还含有一些酸性物质必须用氢氧化钠溶液洗涤，再经水洗，才能得到精制产品。

二、印染

主要用于靛系染料、醌系染料。还原染料染色过程中要先用烧碱溶液和保险粉将其还原为隐色体酸，染色后再用氧化剂氧化成原来的不溶性状态。

棉织品用烧碱溶液处理后，能除去覆盖在棉织品上的腊质、油脂、淀粉等物质，同时能增加织物的丝光色泽，使染色更均匀。

三、造纸

造纸的原料是木材或草类植物，这些植物里除含纤维素外，还含有相当多的非纤维素（木质素、树胶等）。氢氧化钠用于脱木素，只有脱除了木材中的木质素，才能得到纤维。加入稀的氢氧化钠溶液可将非纤维素成分溶解而分离，从而制得以纤维素为主要成分的纸浆。

四、用石灰改良土壤。

在土壤里，由于有机物在分解过程中会生成有机酸，矿物的风化也可能产生酸性物质。另外，使用无机肥料如硫酸铵、氯化铵等，也会使土壤呈酸性。施用适量石灰能中和土壤里的酸性物质，使土壤适合作物生长，并促进微生物的繁殖。土壤中Ca2+增加后，能促使土壤胶体凝结，有利于形成团粒，同时又可供给植物生长所需的钙素

五、化工及化学试剂。

在化学工业中，制金属钠、电解水都要用烧碱。许多无机盐的生产，特别是制备一些钠盐（如硼砂、硅酸钠、磷酸钠、重铬酸钠、亚硫酸钠等等）都要用到烧碱或

纯碱。合成染料、药物以及有机中间体等也要用到烧碱或纯碱。

氯碱工业固体废物盐泥的处理与利用：

（1）含汞盐泥的处理

发达国家主要采用维持淡盐水中的游离氯量在38—42mg/L范围之内的方法，大大降低汞在精制过程中的沉淀量，使盐泥中含汞量低于20mg/kg。处理后的含汞

盐泥加入汞的固定剂和水泥砂浆固型化处理后埋入地下或投入深海。

中国从盐泥中回收汞的方法主要为氧化熔出法或氯化—硫化—焙烧法。

氧化熔出法：将符台饱和盐水的含汞泥浆加入次氯酸纳并在温度为50一55℃，pH值为11—12条件下反应40一50min，不溶性汞转化为可溶性汞，过滤后的清盐

水加入精盐水系统中，在电解槽阴极上还原为金属汞。处理后盐泥含汞量约100mg

／kg。

氯化—硫化—焙烧法：把盐酸加入洗盐后的含汞泥浆中，然后通入氯气，使沉淀的汞转化为可溶性汞化合物。沉降分离后的清液用亚硫酸钠除去游离氯，加硫化

钠使汞离子变为硫化汞，沉降分离出含汞25％一30％的黑色沉淀物。沉淀物自然

干燥后在800℃焙烧炉内蒸出汞，冷却回收得到金属汞，回收率约80％。

（2）非汞盐泥的综合利用

用盐泥废料制取塑料橡胶填料，将湿基盐泥烘干后，再进行粉磨和风选分级，其成品粒度小于５０微米。用盐泥生产沉淀硫酸钡的，将废料盐泥为主要原料并加

入溶剂Ａ和溶剂Ｂ，经过制浆、溶解、反应、分离、洗涤等工艺过程制得膏状硫酸

钡。

用盐泥制备锅炉烟气脱硫剂，在盐泥中加入质量分数30%—35%的生石灰，搅拌均匀后进行干燥。将盐泥（70%-80%）与六亚甲基四胺(10%-15%)、四硼酸钠(5%-15%)

均匀回合后，粉碎至100—200目，即得锅炉烟气脱硫剂。

利用氯碱厂废弃盐泥制备氟离子吸附剂，将氯碱厂废弃盐泥与丙烯酸等共聚,过硫酸钾作引发剂,制得了吸附率为86%～89%的F-吸附剂,用于处理超标含氟污

氯碱工业未来的发展需要行业内部和外部的协调发展

氯碱行业的内部和谐企业规模及生产布局和谐国家对整个氯碱行业生产进行宏观

调控，严格氯碱企业生产准入制度，避免规模小水平低的重复建设鼓励企业以各种方式联合，形成一定规模的生产经营集团，从而降低成本，提高效益，增强企业的市场