离子膜法电解盐水资料

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
（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。
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
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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
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。
层其它金属氧化物的活化层所构成的阳极。
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（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。
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。
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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。
的对离子组成，它们之间以离子键结合在一起。如下
图所示。
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
由于磺酸基团具有亲水性能，因此膜在溶液中 能溶胀，使膜体结构变松，形成许多微细的通道， 这样一来，活性基团中的对离子，就可以和水溶液
任务三 离子膜法电解二次精制盐水
中的同电荷的Na+进行交换并透过膜。而活性基团中
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四、离子膜电解槽 离子膜电解槽有单极式和复极式两种型式。不管哪 种槽型，每台电解槽都是由若干个电解单元组成。每个 电解单元都有阳极、阴极和离子交换膜。阳极由钛材制 成，并涂有多种活性涂层，阴极有用软钢制成的，也有 用镍材或不锈钢制成的。阴极上有的有活性涂层，也有 的无涂层。 单极式和复极式电解槽的结构
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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，
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（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。
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%。
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3、金氟磺酸／羧酸复合膜（Rf-SO3H／Rf-COOH）
这是一种电化学性能优良的离子交换膜。在膜的两 侧具有两种离子交换基团，电解时较薄的羧酸层面向阴 极，较厚的磺酸层面向阳极。因此兼有羧酸膜和磺酸膜 的优点，它可阻挡OH-的反渗透，从而可以在较高电流效 率下制得高浓度的NaOH溶液。同时由于膜电阻较小，可 以在较大电流密度下工作。且可用盐酸中和阳极液，得 到纯度高的氯气。
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