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氯鹼工業為什麼要用交換膜

發布時間:2025-04-28 21:13:24

㈠ 氯鹼工業中離子交換膜的作用是什麼

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,其它離子難以透過。電解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。

㈡ 為什麼氯鹼工業中用陽離子交換膜 不用陰離子 不用交換膜不行

氯鹼工業是為了得到NaOH溶液、Cl2、H2

總反應方程式為:2NaCl+2H20=電解=2NaOH+Cl2↑+H2↑

陽極反應:2Cl- - 2e- ==Cl2↑ ,是Cl-失電子被氧化成Cl2

陰極反應:2H2O + 2e- ==2OH- + H2↑ ,是水得電子被還原成H2

由於陰極區氫氧根較多,為了得到NaOH所以採用的不是陰膜而是陽膜,讓陽極區的Na+通過而平衡電荷,起到鹽橋的作用;同時可以隔開陽極和陰極,防止產物混合,如H2和Cl2混合會爆炸,Cl2和NaOH混合會使NaOH不純。

1| 氯離子的來源及危害
Cl-可與Na+、Ca2+、Mg2+、K+等的離子形成氯化物。地表水中氯化物的來源有自然源和人為源兩類。自然源主要有兩種:一是水源流過含氯化物地層,導致食鹽礦床和其他含氯沉積物溶解於水;二是接近海洋的河流或江水受到潮水和海水吹來的風的影響,導致水中氯化物含量增加。人為源主要有采礦、石油化工、食品、冶金、製革(鞣革)、化學制葯、造紙、紡織、油漆、顏料和機械製造等行業所排放的工業廢水以及人類生活所產生的生活污水,其中工業排放是最主要來源。

工業廢水中氯化物含量較高,如泡菜行業腌漬廢水氯離子濃度可達1153000mg/L,如不加控制直接排入水體,將嚴重危害水環境、破壞水平衡,影響水質,對漁業生產、農業灌溉、淡水資源造成影響,嚴重時甚至會污染地下水和引用水源。比如,水中氯化物含量過高時,會腐蝕金屬管道和構築物、妨礙植物生長、影響土壤銅的活性、引起土壤鹽鹼化(特別是四川地區)、使人類及生物中毒。當水中陽離子為鎂,氯化物濃度為100mg/L 時,即可使人致毒。

㈢ 氯鹼工業制鹼方法

氯鹼工業中,最先進的制鹼技術是離子交換膜法制鹼法。這種方法在20世紀50年代開始研發,80年代進入工業化生產階段。


這種電解槽的核心組成部分包括陽極(由鈦網製成,表面塗有鈦和釕氧化物以延長電極壽命和提高效率)、陰極(碳鋼網,塗鎳塗層)、離子交換膜(將電解槽分為陰極室和陽極室,只允許陽離子Na+通過)、電解槽框和導電銅棒等。一個單元槽的示意圖展示了其結構。


電解過程中,精製的飽和食鹽水進入陽極室,純水(加有適量NaOH)進入陰極室。陽極上,氯離子Cl-放電生成氯氣;陰極則生成氫氣和氫氧化鈉。陽極產生的淡鹽水則可再利用。離子交換膜的作用至關重要,它保證了電解過程的安全性和產品質量。


離子交換膜法制鹼的流程包括原料預處理,如通過過濾、加入鹼性物質去除粗鹽水中的鈣、鎂離子和硫酸根離子,以及過量的鋇離子和碳酸根離子。隨後,食鹽水經過電解,生成氫氣、氯氣和燒鹼。這種方法具有設備緊湊、連續生產、高產、產品質量優良、能適應電流變化、能耗低和環境污染小等優點,被認為是氯鹼工業未來發展的重要方向。




(3)氯鹼工業為什麼要用交換膜擴展閱讀

工業上用電解飽和NaCl溶液的方法來製取NaOH、Cl2和H2,並以它們為原料生產一系列化工產品,稱為氯鹼工業。氯鹼工業是最基本的化學工業之一,它的產品除應用於化學工業本身外,還廣泛應用於輕工業、紡織工業、冶金工業、石油化學工業以及公用事業。

㈣ 工業製取氯氣為什麼用陽離子交換膜,可以用陰離子交換膜嗎

不可以。。。【捂臉】
在氯鹼工業中,陽離子交換膜能防止陰極產生的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。
若用陰離子交換膜,Cl-和OH-都聚集在陽極,在陽極區的Na+和OH-形成NaOH。NaOH與Cl2反應降低了燒鹼純度。
准確點說,氯鹼工業中的離子交換膜只能允許H+,Na+通過,不允許Cl-,OH-通過,這樣才能提高電流功率和燒鹼純度。
所以用陽離子交換膜,不能用陰離子交換膜

㈤ 氯鹼工業在生產過程中必需把陽極室和陰極室用離子交換膜隔開,為什麼

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。

Cl-比OH-更易失去電子,在陽極被氧化成氯原子,氯原子結合成氯分子放出。
陽極反應:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反應)
H+比Na+容易得到電子,因而H+不斷地從陰極獲得電子被還原為氫原子,並結合成氫分子從陰極放出。
陰極反應:2H++2e-=H2↑(還原反應)
總反應
2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2
工業上利用這一反應原理,製取燒鹼、氯氣和氫氣。
在上面的電解飽和食鹽水的實驗中,電解產物之間能夠發生化學反應,如NaOH溶液和Cl2能反應生成NaClO、H2和Cl2混合遇火能發生爆炸。在工業生產中,要避免這幾種產物混合,常使反應在特殊的電解槽中進行。

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