一種電解方法，利用流動的水銀層作為陰極，在直流電作用下使電解質溶液的陽離子成為金屬析出，與水銀形成汞齊，而與陽極的產物分開。
基本介紹
正文,特點,除汞措施,現狀和展望,
正文
在氯鹼工業中，利用水銀電解槽電解食鹽水溶液，生產高純度燒鹼（氫氧化鈉）、氫氣和氯氣，首先於1897年在英國柴郡的朗科恩和美國實現工業化生產。
水銀電解槽工藝流程 水銀電解槽由電解器、解汞器和水銀泵三部分組成（見圖），形成水銀和鹽水兩個環路。電解器為鋼製帶蓋的沿縱向有一定傾斜度的長方形槽體，兩端分別有槽頭箱和槽尾箱，由分隔水銀與鹽水的液封隔板與槽體相連。槽體的底部為平滑的厚鋼板,保證水銀流動時不致裸露鋼鐵,鋼板下面連線導電板。槽壁襯有耐腐蝕的硬橡膠或塑膠的絕緣襯裡。槽蓋上有通過密封圈下垂的石墨陽極或金屬陽極組件，露出槽外的陽極棒由軟銅板連線陽極導電板，槽蓋與槽體密閉。水銀與精製的飽和鹽水同時連續進入槽頭箱，水銀借重力形成流動的薄膜，覆蓋整個槽底作為陰極。通入直流電時，鹽水中的氯化鈉被電解，由於水銀陰極上氫的超壓（又稱過電壓），遠大於鈉的超壓，因而鈉離子在陰極放電生成的金屬鈉立即與水銀形成鈉汞齊，溶在水銀中從槽尾箱流出進入解汞器。氯離子在陽極上失去電子生成氯氣泡，穿過鹽水從槽蓋上的氯氣出口管引出。解汞後的水銀流入水銀貯槽，由水銀泵送到電解器槽頭箱，構成水銀流動的環路。飽和食鹽水溶液流經電解器，一部分氯化鈉(約15%～16%)解離，剩餘的溶有氯氣的淡鹽水流出槽外，經鹽酸酸化後，在真空下或吹入空氣脫氯，然後再用固體食鹽重新飽和，製成精製鹽水，重新使用，構成鹽水流動環路。解汞器目前多採用立式，汞齊從器頂均勻流下，經石墨粒填料床與器底流入的純水逆流接觸，汞齊為陽極，石墨粒為陰極，兩者接觸短路，生成氫氧化鈉和氫氣。氫氣經解汞器頂部冷卻器冷卻，以捕集大部分水銀後再進一步精製。現代電解器均裝有超負荷電極保護裝置，由電子計算機控制，隨時調整陽極的高低，使陰陽兩極在最小的間距下運轉而不致短路。
水銀電解槽工藝流程 水銀電解槽由電解器、解汞器和水銀泵三部分組成（見圖），形成水銀和鹽水兩個環路。電解器為鋼製帶蓋的沿縱向有一定傾斜度的長方形槽體，兩端分別有槽頭箱和槽尾箱，由分隔水銀與鹽水的液封隔板與槽體相連。槽體的底部為平滑的厚鋼板,保證水銀流動時不致裸露鋼鐵,鋼板下面連線導電板。槽壁襯有耐腐蝕的硬橡膠或塑膠的絕緣襯裡。槽蓋上有通過密封圈下垂的石墨陽極或金屬陽極組件，露出槽外的陽極棒由軟銅板連線陽極導電板，槽蓋與槽體密閉。水銀與精製的飽和鹽水同時連續進入槽頭箱，水銀借重力形成流動的薄膜，覆蓋整個槽底作為陰極。通入直流電時，鹽水中的氯化鈉被電解，由於水銀陰極上氫的超壓（又稱過電壓），遠大於鈉的超壓，因而鈉離子在陰極放電生成的金屬鈉立即與水銀形成鈉汞齊，溶在水銀中從槽尾箱流出進入解汞器。氯離子在陽極上失去電子生成氯氣泡，穿過鹽水從槽蓋上的氯氣出口管引出。解汞後的水銀流入水銀貯槽，由水銀泵送到電解器槽頭箱，構成水銀流動的環路。飽和食鹽水溶液流經電解器，一部分氯化鈉(約15%～16%)解離，剩餘的溶有氯氣的淡鹽水流出槽外，經鹽酸酸化後，在真空下或吹入空氣脫氯，然後再用固體食鹽重新飽和，製成精製鹽水，重新使用，構成鹽水流動環路。解汞器目前多採用立式，汞齊從器頂均勻流下，經石墨粒填料床與器底流入的純水逆流接觸，汞齊為陽極，石墨粒為陰極，兩者接觸短路，生成氫氧化鈉和氫氣。氫氣經解汞器頂部冷卻器冷卻，以捕集大部分水銀後再進一步精製。現代電解器均裝有超負荷電極保護裝置，由電子計算機控制，隨時調整陽極的高低，使陰陽兩極在最小的間距下運轉而不致短路。
特點
①可在較高的電流密度下運轉；②不需蒸發，直接生產50%或73%人造絲級高純度燒鹼（含氯化鈉在50ppm以下）;③電耗較高;④需用固體食鹽作原料;⑤汞的流失會造成環境污染。現代水銀電解槽一般在8000～15000A/m2電流密度下運轉，最大電流負荷達450kA。電流效率為96%～98%；汞齊含鈉量為0.2%～0.5%（質量）。淡鹽水的濃度為260g/l左右。水銀電解法要求高純度的鹽水,雜質中鎂（最大1.0ppm）、鈣(最大10ppm)和鐵(最大0.1ppm)的含量均應嚴格控制，重金屬釩、鉬、鈦、錳、鎢等的總量應小於0.01ppm,以防止產生不易流動的高汞齊（或稱汞渣）。若陰極水銀薄層破裂，則裸露的鋼底板上會生成氫氧化鈉並放出氫氣，與陽極生成氯氣構成爆炸混合物。
水銀法氯鹼廠多數以精製鹽作原料。有的氯鹼廠既有隔膜法生產裝置，又有水銀法生產裝置，特點是利用隔膜法鹼液蒸發器分離出來的優質回收鹽，供水銀法使用。
水銀法氯鹼廠多數以精製鹽作原料。有的氯鹼廠既有隔膜法生產裝置，又有水銀法生產裝置，特點是利用隔膜法鹼液蒸發器分離出來的優質回收鹽，供水銀法使用。
除汞措施
水銀電解法生產的產品氫氧化鈉與氫氣以及排出的廢氣、廢水、廢渣中均有少量水銀，為了減少流失，避免污染環境，通常採取以下除汞措施：①解汞器出來的氫氣經冷卻，再經螯合樹脂吸附，氫氣中汞含量約可降低到1μg/m3以下。②氫氧化鈉溶液中的水銀微粒經活性炭層的兩級過濾處理,汞含量降到0.01ppm以下。③含汞廢氣在填充塔內，用含有游離氯的鹽水噴淋，使氣流中挾帶的汞形成絡合物而被除去，必要時再經螯合樹脂處理，直到合格後排空。④含汞廢水閉路循環，根據清潔程度分別用於分解鈉汞齊或溶鹽。必須外排的含汞污水用螯合樹脂與活性炭吸附淨化。⑤淡鹽水脫氯時，保留一定量的游離氯，防止淡鹽水中的水銀形成不溶物而混入鹽泥。⑥含汞的廢橡膠、解汞器內失效的石墨粒、螯合樹脂以及含汞污泥等固體物，均經次氯酸鈉溶液萃取，使所含水銀成為可溶狀態的絡合物加以回收；剩餘的含汞固體物有時再經乾餾回收水銀，或加入水泥和硫化鈉製成不溶性塊體。經過除汞措施，生產每噸氫氧化鈉耗汞量約在4g以下，符合環境保護條例的要求。
現狀和展望
水銀電解法具有一定的優點。80年代初，水銀電解法在世界氯鹼工業生產能力中約占42%。現有的水銀法氯鹼裝置，大多數在積極控制水銀流失的條件下繼續採用，一部分則將改造為離子交換膜法裝置。新建的氯鹼廠一般不再採用此法。日本政府於 1986年6月前全部轉換為其他方法。
