氯碱生产工艺方法研究论文

1.隔膜法电解在立式隔膜电解槽中进行，如图 a所示。电解槽的阳极用涂有tiO 2 － RuO 2 涂层的钛或石墨制成，阴极由铁丝网制成，网上附着一层石棉绒做隔膜，这层隔膜把电解槽分隔成阳极室和阴极室。将已除去Ca 2+ 、Mg2+ 、下两种电离方程：NaCl =Na+ + Cl-H2O= （可逆）H+ + OH-所以，食盐水中含有Na+ 、H+ 、Cl- 和OH- 四种离子。当接通电源后，在电场的作用下，带负电的Cl-和 OH- 移向阳极，带正电的Na+和H+移向阴极，在这种条件下，电极上发生如下反应：在阳极 2Cl - － 2e= Cl 2 ↑在阴极 2H + + 2e=H 2 ↑即在阳极室放出 Cl 2 ，阴极室放出 H 2。由于阴极上有隔膜，而且阳极室的液位比阴极室高，所以可以阻止 H 2 跟 Cl 2 混合，以免引起爆炸。由于H+不断放电，破坏了水的电离平衡，促使水不断电离，造成溶液中 OH - 的富集。这样在阴极室就形成了NaOH溶液，它从阴极室底部流出。电解食盐水的总反应可以表示如下：2NaCl+2H2O= 2NaOH+H 2 ↑+ Cl 2 ↑用这种方法生产的碱液比较稀，其中含有多量未电解的NaCl，需要经过分离、浓缩，才能得到固态NaOH。2. 双电解池法（Diaphragm cell）该方法类似于隔膜法，但是把反应分在两个电解池中反应 。这样进一步避免了氯气和氢氧化钠的反应。这样合成的氯气含有少量的氧气 。3. 水银电解池法（Castner–Kellner process） 以上的电解池得到的氢氧化钠中都含有微量的氯化钠，而水银电解池法则可以合成完全不含氯化钠的氢氧化钠。如图所示，水银电解池法把两种电解质用水银隔开。阳极放置在饱和食盐水中，阴极放置在氢氧化钠溶液中。通电时，氯离子被阳极氧化：2Cl - － 2e= Cl 2 ↑钠离子则在水银中被还原。Na++e-=Na由于钠离子可溶于水银，并且水银阻止钠与水反应，所以会形成钠汞合金。在含有氢氧化钠的电解池中，钠汞合金成了阳极，钠重新被氧化：Na=Na++e-水则在阴极被还原成氢气和氢氧根离子：2H2O+2e-=H2+2OH-这种方法曾一度被用来广泛生产氯气和氢氧化钠。然而，该装置需要使用大量的水银，不但成本昂贵，而且有一定的隐患。曾经在加拿大（安大略）和日本（水俣）发生的大规模的汞中毒（水俣病）事件 ，就与水银电解池法有关。目前，该方法使用的水银在一些国家已经被其他物质取代。