平底離子交換槽

概述

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。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。

電解槽分類

一、隔膜電解槽

隔膜電解槽的圖解原理如圖一所示，電解時，氯氣照方程式(2)在陽極發生，工業生產上的陽極是釕基或鉑/銥基塗刷在鈦板上製成的，稱為金屬陽極．在陽極產生的氯氣首先溶解在電解液中直至飽和，後呈氣泡放出．由於氯的溶解度是溫變的函式，所以電解一般在較高的溫度(95～100℃)下進行，以減少氯的溶解度，並增加溶液的電導．伴隨著氯氣的產生，在陽極可能發生兩個副反應，一是在陽極上H2O放電而產生O2，如方程式(4)所示，另一是OCl-離子的電化學氧化而生成氯酸鹽，如方程式(5)所示．

2H2O→O2+4H++4e-(4)

上列反應中，O2的析出是跟“陰極材料”和介質的pH有關

如果採用石墨作陽極，由於產生了C→CO2的反應，而導致陽極材料的消耗

C+2H2O→CO2+2H2

電解質通過隔膜，從陽極區滲入陰極區，通常採用石棉或氟高聚物改性石棉為隔膜，採用真空吸附的方法沉積在多孔的陰極上(編網或多孔鋼板)．在陰極區，水分子放電產生H2和NaOH，其中NaOH部分地回遷移至陽極區，跟溶解在裡面的氯起反應而產生氯酸鹽．如方程式(7)(8)和(9)所示．

Cl2+OH-→HOCl+Cl-(7)

HOCl+OH-H2O+OCl-(8)

2HOCl+OCl-→ClO3-+2H++2Cl-(9)

上列副反應產生影響電解的電流效率．陰極流出液中一般會有12%NaOH和15%NaCl．

此類現已逐漸被淘汰

二、離子交換膜電解槽

離子交換膜電解槽的圖解示意圖如圖二所示．這類型的電解槽通常採用離子交換膜作為隔膜．其中一種常用的離子交換膜叫做“Naflon”，系全氟碳共聚物，由美國杜邦公司製造．

電解用的純鹽水是採用離子交換的方法製備的，其中所含的Ca2+和Mg2+少於0.1ppm，該鹽水送入陽極室，無離子水送入陰極室，陽極區的Na+被離子交換膜交換到陰極區，跟陰極區的OH-形成NaOH，交換膜能阻止Cl2的遷移，因而可能生成高純度的NaOH，其濃度達50%以上，從而免去燒鹼的蒸發工段．

三、汞電解槽

隔膜電解槽和離子交換膜電解槽中，其陽極液和陰極液的分離分別地採用隔膜或離子交換膜，而汞電解槽無隔膜．其圖解示意圖如圖三所示：陰極本身可以達到分離的目的．Cl2在陽極產生，而Na+在陰極放電形成鈉汞齊，經第二電槽與水反應生成H2和Hg

平底離子交換槽

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