第5章氯碱工业(重点).pptVIP

2.盐水流量和阴极区碱液的浓度滤过式隔膜电解法的原理:阳极区不断加入盐水，阴极区不断放出碱液，并维持两极区液面差产生的静压，使盐水通过透过式隔膜不停地渗入阴极区，从而阻止OH-向阳极区的扩散与电迁。盐水的流量(流速)既关系能否阻止OH-的迁移和电流效率，又影响阴极区碱液的浓度及食盐的分解率。5-3隔膜电解法（电解工序的生产控制）决定盐水流量(流速)的因素:盐水加入速率、隔膜的渗透率、两室液面差如果盐水加入速率太大，两室液面差过大，盐水流速太高，虽然可阻止OH-的反渗，提高电流效率，但却使阴极区碱液浓度降低，盐水分解率下降。如果盐水加入速率太低，阴极碱液浓度过高，OH-反渗速度加快，则将使电流效率下降。5-3隔膜电解法（电解工序的生产控制）2.盐水流量和阴极区碱液的浓度碱液浓度与电流效率的关系:当碱液浓度120g/L后，电流效率急剧下降。为了维持高的电流效率，阴极碱液浓度为:120－140g/L。5-3隔膜电解法（电解工序的生产控制）2.盐水流量和阴极区碱液的浓度3.电解温度温度升高的优点:①可提高电解液的电导率，降低溶液的欧姆压降和槽压。②降低电化学极化和浓度极化，从而降低电解的能耗。③氯在盐水中的溶解度下降，可提高电流效率。温度升高的缺点:氢和氯中水蒸气含量增加，增加了后处理工序(干燥）的负担，同时可能加剧各种材料的腐蚀。5-3隔膜电解法（电解工序的生产控制）4.电流密度电流密度升高,可提高电流效率,缩短电极寿命。①电流密度增大后要加大阳极液通过膜的流量,从而减少OH-反迁,使电流效率提高。②电流密度增大还使生产强度及设备的生产能力提高,但也使槽压升高,能耗增加。因此,应选择较合理的电流密度,即经济电流密度5-3隔膜电解法（电解工序的生产控制）4.电流密度5-3隔膜电解法（电解工序的生产控制）电流密度对槽电压及能耗的影响1.阳极平衡电极电位的计算,5－2食盐水溶液电解的理论基础（1）对标准电极电位φ0进行温度校正（2）确定氯的分压（3）计算Cl-的活度1.阳极平衡电极电位的计算(计算φe需解决的问题)5－2食盐水溶液电解的理论基础2.阴极平衡电极电位的计算∵φ0＝－0.828V,不随温度变化,aH2O=12.阴极平衡电极电位的计算T=80℃，阴极液组成为含NaOH100g/L、NaCl180g/L时:φ=-0.8536V（1）阳极附近盐水浓度浓度增加后,φe,+减小,导致理论分解电压降低（2）电解温度提高电解温度,φe,+减小,而φe,－也变得更负但后者变化较小,理论分解电压仍降低。（3）阴极区溶液中碱液含量阴极区溶液中碱液的含量提高后,φe,－更负,理论分解电压将提高。三、理论分解电压（影响理论分解电压的因素）四、理论耗电量和直流电耗1、理论耗电量根据电解总反应式可以计算生成单位质量产物所需的理论耗电量(k)，它是电化当量(K)的倒数。每通过2F电量（53.6Ah），可产生2molNaOH、1molCl2.1molH2。三种产物的电化当量及理论耗电量四、理论耗电量和直流电耗2.电流效率电流效率是指一个电极反应而言,讨论、研究、测量电化学反应器中的电流效率需明确指出哪个电极反应的电流效率。对于氯碱工业,有两种主反应及主产物。若按阴极液中NaOH的收率计算,为阴极电流效率,若按阳极氯气的生成量计算则为阳极电流效率。日本和中国习用阴极电流效率,而美国等国习用阳极电流效率。五、析氯反应的动力学及机理析氯电极过程的复杂性:①电极在阳极极化时，其表面状态、组成、结构都可能不断变化，如形成各种氧化膜，而Cl-强烈吸附，甚至进入生长的氧化膜。②阳极材料的溶解或钝化，均使电极的催化性能随时间及电位变化。③电极材料的制备工艺复杂，难以得到完全相同的阳极。④析气电极的电位测量难以精确，使实验数据不易重现。析氯反应机理（1）由电化学步骤和化学脱附步骤构成:（2）由电化学步骤和电化学脱附步骤构成:（3）由两个电化学步骤和一个化学反应构成:,金属氧化物电极析氯反应的机理:（1）由于影响析氯反应机理的因素甚多,因而不能简单地由Tafel斜率判定析氯反应的机理；（2）对于各种金属氧化物电极,相对Cl-的反应级数在pH恒定时皆为1。（3）在具有催化活性的氧化物电极表面,析氯反应的Tafel斜率一般约为40