Ⅰ 離子交換膜法電解食鹽水制氯氣和燒鹼的工藝原理
使用離子交換膜可以使正,負的離子不能相遇,所以就等於電解食鹽水,2NaCi+2H2O=2NaOH+H2+Ci2
(NaOH為燒鹼,H2為氫氣,Ci2為氯氣)
Ⅱ 氯鹼工藝:石棉膜槽法、汞槽法、離子膜電解槽法,三者的工藝原理、操作過程,比較相互的優缺點
1、離子交換膜法制燒鹼的原理
離子交換膜電解槽的構成
離子交換膜電解槽:主要由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導電銅棒等組成;每台電解槽由若干個單元槽串聯或並聯組成。陽極用金屬鈦網製成,為了延長電極使用壽命和提高電解效率,陽極網上塗有鈦、釕等氧化物塗層;陰極由碳鋼網製成,上面塗有鎳塗層;離子交換膜把電解槽分成陰極室和陽極室。
電極均為網狀,可增大反應接觸面積,陽極表面的特殊處理是考慮陽極產物Cl2的強腐蝕性。
離子交換膜法制燒鹼名稱的由來,主要是因為使用的陽離子交換膜,該膜有特殊的選擇透過性,只允許陽離子通過而阻止陰離子和氣體通過,即只允許H+、Na+通過,而Cl-、OH-和兩極產物H2和Cl2無法通過,因而起到了防止陽極產物Cl2和陰極產物H2相混合而可能導致爆炸的危險,還起到了避免Cl2和陰極另一產物NaOH反應而生成NaClO影響燒鹼純度的作用。
2.離子交換膜法電解制鹼的主要生產流程
如圖,精製的飽和食鹽水進入陽極室;純水(加入一定量的NaOH溶液)加入陰極室,通電後H2O在陰極表面放電生成H2,Na+則穿過離子膜由陽極室進入陰極室,此時陰極室導入的陰極液中含有NaOH;Cl-則在陽極表面放電生成Cl2。電解後的淡鹽水則從陽極室導出,經添加食鹽增加濃度後可循環利用。
陰極室注入純水而非NaCl溶液的原因是陰極室發生反應為2H++2e-=H2↑;而Na+則可透過離子膜到達陰極室生成NaOH溶液,但在電解開始時,為增強溶液導電性,同時又不引入新雜質,陰極室水中往往加入一定量NaOH溶液。
氯鹼工業的主要原料:飽和食鹽水,但由於粗鹽水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等雜質,遠不能達到電解要求,因此必須經過提純精製。
Ⅲ 離子交換膜,一定是薄薄一層嗎
不一定,看類型及使用場合。
離子交換膜是一種含離子基團的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。因為一般在應用時主要是利用它的離子選擇透過性,所以也稱為離子選擇透過性膜。1950年W.朱達首先合成了離子交換膜。1956年首次成功地用於電滲析脫鹽工藝上。
按膜中的含活性基團的各類可分為陽離子交換膜、陰離子交換膜和特種膜三大類。
1、陽離子交換膜(簡稱陽膜) 膜體中含有酸性活性基團,它能選擇性透過陽離子而不讓陰離子透過。這些活性基團主要有:磺酸基、磷酸基、亞磷酸基、羧酸基、酚基等。其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經磺化處理得到強酸性陽離子交換膜,其結構式可簡單表示為R-SO3H,式中R代表樹脂母體,其交換原理為
2R-SO3H+Ca2==(R-SO3)2Ca+2H+ 這也是硬水軟化的原理。
2、陰離子交換膜(簡稱陰膜) 膜體中含有鹼性活性基團,它能選擇性透過陰離子而不讓陽離子透過。這結活性基團主要有:季銨基、促胺基、叔胺基等。它們在水中能生成OH-離子,可與各種陰離子起交換作用,其交換原理為
R-N(CH3)3OH+Cl- ====R-N(CH3)3Cl+OH-
3、特種膜 它包括由陽、陰離子活性基團在一張膜內均勻分布的兩性離子交換膜,帶正電荷的膜與帶負電荷的膜兩張貼在一起的復合離子交換膜(亦稱雙極性膜),還有部分正電荷與部分負電荷並列存在於膜的厚度方向的鑲嵌離子交換膜,以及在陽膜或陰膜表面上塗一層陰離子或陽離子交換樹脂的表面塗層膜等。
Ⅳ 離子交換膜法電解工藝有哪些特點
離子交換膜具有選擇透過性。它只讓Na + 帶著少量水分子透過,其它回離子難以透過。電解答時從電解槽的下部往陽極室注入經過嚴格精製的
NaCl溶液,往陰極室注入水。在陽極室中Cl - 放電,生成 C1 2 ,從電解槽頂部放出,同時 Na + 帶著少量水分子透過陽離子交換膜流向陰極室。在陰極室中
H + 放電,生成 H 2 ,也從電解槽頂部放出。但是剩餘的 OH - 由於受陽離子交換膜的阻隔,不能移向陽極室,這樣就在陰極室里逐漸富集,形成了
NaOH溶液。隨著電解的進行,不斷往陽極室里注入精製食鹽水,以補充NaCl的消耗;不斷往陰極室里注入水,以補充水的消耗和調節產品NaOH的濃度。所得的鹼液從陰極室上部導出。因為陽離子交換膜能阻止Cl
- 通過,所以陰極室生成的
NaOH溶液中含NaCl雜質很少。用這種方法製得的產品比用隔膜法電解生產的產品濃度大,純度高,而且能耗也低,所以它是目前最先進的生產氯鹼的工藝。
Ⅳ EDI的工藝是什麼
EDI電去離子工作原理:
EDI電去離子裝置將離子交換樹脂充夾在陰/陽離子交換膜之間形成EDI單元。EDI工作原理如圖所示。 EDI組件中將一定數量的EDI單元間用網狀物隔開,形成濃水室。又在單元組兩端設置陰/陽電極。在直流電的推動下,通過淡水室水流中的陰陽離子分別穿過陰陽離子交換膜進入到濃水室而在淡水室中去除。而通過濃水室的水將離子帶出系統,成為濃水。
EDI電去離子設備技術介紹:
EDI電去離子設備一般以反滲透(RO)純水作為EDI給水。RO純水電導率一般是40-2μS/cm(25℃)。EDI純水電阻率可以高達17MΩ.cm(25℃),但是根據去離子水用途和系統工藝、配置不同,EDI純水適用於制備電阻率要求在1-18.2MΩ.cm(25℃)的超純水。
EDI電去離子技術的發展歷程:
近幾十年以來,混合床離子交換技術一直作為超純水制備的標准工藝。由於其需要周期性的再生且再生過程中使用大量的化學葯品(酸、鹼)和純水,並造成一定的環境問題,因此需要開發無酸鹼處理的超純水系統。
正因為傳統的離子交換已經越來越無法滿足現代工業和環保的需要,於是將膜、樹脂和電化學原理相結合的EDI技術成為水處理技術的一場革命。其離子交換樹脂的的再生使用的是電,而不再需要酸鹼,因而更滿足於當今世界的環保要求。
自從1986年EDI 膜堆技術工業化以來,全世界已安裝了數千套EDI電去離子系統,尤其在制葯、半導體、電力和表面清洗等工業中得到了大力的發展,同時在廢水處理、飲料及微生物等領域也得到廣泛使用。
EDI電去離子設備的特點:
⊙ 產水水質高且穩定、連續 ⊙ 操作簡單、安全 ⊙ 不會因再生而停機
⊙ 不需酸、鹼化學葯劑再生 ⊙ 運行費用低於混床 ⊙ 佔地面積小
⊙ 無污水排放 ⊙ 容易實現全自動控制
Ⅵ 電解法離子交換膜的主要成分
1,離子交換膜電解槽主要由陽極,陰極,離子交換膜,電解槽框和導電銅棒等組成,每台電解槽由若干個單元槽串聯或並聯組成。
2,電解槽的陽極用金屬鈦網製成,為了延長電極使用壽命和提高電解效率,鈦陽極網上塗有鈦,釕等氧化物塗層;陰極由碳鋼網製成,上面塗有鎳塗層;陽離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽極室。
1,陽離子交換膜有一種特殊的性質,即它只允許陽離子通過,而阻止陰離子和氣體通過,也就是說只允許Na++通過,而Cl-,OH-和氣體則不能通過.這樣既能防止陰極產生的H2和陽極產生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒鹼的質量。
2,精製的飽和食鹽水進入陽極室;純水(加入一定量的NaOH溶液)加入陰極室.通電時,H2O在陰極表面放電生成H2,Na++穿過離子膜由陽極室進入陰極室,導出的陰極液中含有NaOH;Cl-則在陽極表面放電生成Cl2.電解後的淡鹽水從陽極導出,可重新用於配製食鹽水。
1,電解法制鹼的主要原料是飽和食鹽水,由於粗鹽水中含有泥沙,Ca2++,Mg2++,Fe3++,SO42-雜質,不符合電解要求,因此必須經過精製。
2,精製食鹽水時經常加入BaCl2,Na2CO3,NaOH等,使雜質成為沉澱過濾除去,然後加入鹽酸調節鹽水的pH.例如:
3,為了除去SO42-,可以先加入BaCl2溶液,然後再加Na2CO3溶液,以除去過量的Ba2++:
Ba2++SO4-6=BaSO4
CO32-+Ba2+=BaCO3
這樣處理後的鹽水仍含有一些Ca2++,Mg2++等金屬離子,由於這些陽離子在鹼性環境中會生成沉澱,損壞離子交換膜,因此該鹽水還需送入陽離子交換塔,進一步通過陽離子交換樹脂除去Ca2++,Mg2++等.這時的精製鹽水就可以送往電解槽中進行電解了.