氯碱离子膜电解基础知识优秀课件

电解工序基础知识
2、法拉弟第二定律 当直流电通过电解质溶液时，电极上每析出（或溶解）１
克当量的任何物质，所需要的电量是恒定的，在数值上等于 96500库或1F，或26.8A·h。
根据法拉弟第二定律，就可以计算出通过1A·h 电量时，在电极上所析出的物质的质量，该数值就是该物质的 电化当量。
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并在阴极上获得电子，变成不带电的锌原子；带负电荷的氯离子 向阳极迁移，同样在阳极上失去电子，变成不带电的氯原子，又 结合成氯分子而逸出。
因此，电解过程的实质是电解质溶液在直流电作用下，溶液中
的正，负离子在电极上分别放电，进行氧化还原反应。阳离子在 阴极上得到电子被还原，阴离子在阳极上放出电子被氧化。
第三类导体 即电极。与电源正极相连的电极 是阳极，与电源负极相连的电极称阴极。
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电流通过任何导体都会遇到一定阻力，在第一类导 体中通常称为电阻，用R 表示。欧姆定律指出。通过导 体的电流与导体两端的电压成正比，与这段导体的电阻 成反比，
式中，
I为电流强度(A)；U 为电压(V)；R
为电阻(Ω)。
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金属离子在电极上放电的过电位一般不大，但 是如果在电极上发生气体反应，则过电位就比大。 过电位的大小，主要取决于电极材料和电流密度。 氢的过电位可以用塔菲尔公式表示：
其中i为电流密度；a，b为经验常数。过电位在 电解技术上的应用很重要，由于氯在钌钛金属阳 极上的过电位比在石墨阳极上的低。因此金属阳 极电槽比石墨电槽节省电约10-15%，这样生产 每吨烧碱可以节电150度左右。另外，由于氧气 在石墨电极
同样，也常用电阻率ρ的倒数来表示电解质溶液的导电 能力，
式中，κ称为电导率，其单位为（Ω-1·cm-1）。κ越大则 导电能力越强，反之，导电能力就越弱。电解质溶液的 电阻计算公式：
在第二类导体中，电流强度、电压、电阻三者之间的 关系也遵守欧姆定律。
式中，
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表示单位面积上通过的电流强度称为电流密度，它的
导体的电阻取决于导体的长度l、截面积S 及导体的
材质，其相互关系可以用下式表示，
。
Ρ电阻率(Ω·cm)；l导体长度(cm)；S导体截面积(cm2)。
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在第一类导体中，电阻或电阻率越大，其导电能力就 越差；反之就越好。
对于第二类导体，通常用电阻的倒数来表示其导电能 力，称为电导，用G表示。
（一）电的导体及电导 能导电的物体称为导体。按导电方式的不同，导体
可分为两大类。 第一类导体 在金属、石墨等物体中，由于存在着
自由电子，当导体两端有电位差时，自由电子就作定向 运动而导电。导体在导电时不发生任何化学变化，这类 导体的导电称为电子的导电。
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第二类导体 这类导体主要是指电解质（酸、 碱及盐类）溶液和熔融状态的电解质。其导电的 原因是由于在物质内部存在带有正、负电荷的离 子，当插入电解质溶液中的两根电极之间存在电 位差时，正离子向阴极移动，负离子向阳极移动。 同时分别在两块极板上放电而发生氧化还原反应。 这类导体的导电称为离子的导电。
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（三）电解定律
1、法拉弟第一定律 在电解过程中,电极上所生成的物质的质量和
通过电解质溶液的电量成正比，即与电流强度及 通电时间成正比。 所以,如果已经知道某物质的电化 当量，则只要知道通过电解槽的电 流强度和时间，就可以根据上述关 系式计算出电极上该物质的理论产量。从公式中还 可以看出，如果要提高产量，必须要增大电流强 度，或延长电解时间
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过电位比氯气高很多，因此虽然氧气的平衡析出电位比 氯低，但电解时在阳极上获得的却是氯气而不是氧气。 而在钌钛金属阳极上氯和氧的过电位相差不大，所以在 放氯气的同时也有少量氧气放出。
3、第一类导体中的电压降 电压降服从：U=IR，因此，要降低第一类导体的
氯碱离子膜电解基 础知识
பைடு நூலகம்
内
容
一、精制盐水电解理论探究 二、离子膜法电解盐水 三、几种离子膜电槽的认识 四、除氯酸盐和淡盐水脱氯
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一、电化学基本理论 电化学是研究电流通过电解质溶液产生化学变化和
通过化学反应产生电能的科学。前者是在电解槽中，利 用电能来产生所要求的化学变化，从而获得所需要的产 品。而后者则是在化学电池里，利用化学反应来产生电 能。
单位是A/m2等。 电解质溶液的电导率与溶液的浓度、温度有关。
电解质溶液的电导率与溶液的浓度、温度有关。氯化钠溶液的电 导率随浓度增大而增大，随温度升高而增大。因此为了降低电解 槽的槽电压，应力求在较浓的溶液和较高的温度下进行电解。
（二）电解池的工作原理（ZnCl2溶液电解） 当直流电通过电解质溶液时，带正电荷的锌离子向阴极迁移，
2、阳极电流效率
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（五）槽电压 电解时电解槽的实际分解电压（或称为操作电压）
叫做槽电压。 槽电压由以下几部分组成：理论分解电压，过电压，
第一类导体的电压降，电解质溶液的电压降，隔膜 （离子膜）电压降，接触电压降。
1、理论分解电压 理论分解电压是电解质开始分解时所必须的最低电 压。数值上等于阳极析氯电位和阴极析氢电位之差。 2、过电压 电解时离子的实际放电电位要比理论电位高，这个 差值称为过电位（超电位）。
在电解时，根据电解质的电化当量，电流强度，通电 时间和运行电槽数，就可以计算出理论产量。
例：现有电槽100只串联, 电流强度为18000A，求 每日理论上可以生产出多少吨烧碱、氢气和氯气。
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（五）电流效率 在电解过程中，由于在电极上要发生一系列副反
应，溶液中的一些杂质离子也要在电极上放电，以及 电路漏电等因素，电解时的实际产量比理论产量低。 实际产量和理论产量之比，称为电流效率。
电解工序基础知识 在电解NaCl溶液时，根据氢氧化钠产量计算出来的电流效率称为阴极电流 效率；
根据氯气产量计算出来的电流效率称为阳极电流效率。 1、阴极电流效率
例：某氯碱厂电解车间有60只电解槽在运转，电解槽的电流强度10000A， 一昼夜可以生产电解碱液164.2m3，电解液中NaOH的浓度为125g/L， 试计算阴极电流效率。