導航:首頁 > 凈水問答 > 氯鹼生產離子交換膜法生產工藝
氯鹼生產離子交換膜法生產工藝
發布時間：2022-01-04 18:23:10⑴ 求氯鹼工業的講解跟流程圖。
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。
電解飽和食鹽水反應原理
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）
在上述反應中，H+是由水的電離生成的，由於H+在陰極上不斷得到電子而生成H2放出，破壞了附近的水的電離平衡，水分子繼續電離出H+和OH-，
H+又不斷得到電子變成H2，結果在陰極區溶液里OH-的濃度相對地增大，使酚酞試液變紅。因此，電解飽和食鹽水的總反應可以表示為：
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。
編輯本段
離子交換膜法制燒鹼
目前世界上比較先進的電解制鹼技術是離子交換膜法。這一技術在20世紀50年代開始研究，80年代開始工業化生產。
離子交換膜電解槽主要由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導電銅棒等組成，每台電解槽由若干個單元槽串聯或並聯組成。右圖表示的是一個單元槽的示意圖。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。下圖是一台離子交換膜電解槽（包括16個單元槽）。
精製的飽和食鹽水進入陽極室；純水（加入一定量的NaOH溶液）加入陰極室。通電時，H2O在陰極表面放電生成H2，Na+穿過離子膜由陽極室進入陰極室，導出的陰極液中含有NaOH；Cl-則在陽極表面放電生成Cl2。電解後的淡鹽水從陽極導出，可重新用於配製食鹽水。
離子交換膜法電解制鹼的主要生產流程可以簡單表示如下圖所示：
電解法制鹼的主要原料是飽和食鹽水，由於粗鹽水中含有泥沙，
精製食鹽水時經常進行以下措施
（1）過濾海水
（2）加入過量氫氧化鈉，去除鈣、鎂離子，過濾
Ca(2+)+2OH(-)=Ca(OH)2（微溶）
① Mg(2+)+2OH(-)=Mg(OH)2↓
② Mg(HCO3)2+2OH(-)=MgCO3+2H2O
MgCO3+2H2O=Mg(OH)2+H2O+CO2
（3）加入過量氯化鋇，去除硫酸根離子，過濾
Ba(2+)+SO4(2-)=BaSO4↓
（4）加入過量碳酸鈉，去除鈣離子、過量鋇離子，過濾
Ca(2+)+CO3(2-)=CaCO3↓
Ba(2+)+CO3(2-)=BaCO3↓
（5）加入適量鹽酸，去除過量碳酸根離子
2H(+)+CO3(2-)=CO2↑+H2O
（6）加熱驅除二氧化碳
（7）送入離子交換塔，進一步去除鈣、鎂離子
（8）電解
2NaCl+2H2O=(通電)H2↑+Cl2↑+2NaOH
離子交換膜法制鹼技術，具有設備佔地面積小、能連續生產、生產能力大、產品質量高、能適應電流波動、能耗低、污染小等優點，是氯鹼工業發展的方向。
編輯本段
以氯鹼工業為基礎的化工生產
NaOH、Cl2和H2都是重要的化工生產原料，可以進一步加工成多種化工產品，廣泛用於各工業。所以氯鹼工業及相關產品幾乎涉及國民經濟及人民生活的各個領域。
由電解槽流出的陰極液中含有30%的NaOH，稱為液鹼，液鹼經蒸發、結晶可以得到固鹼。陰極區的另一產物濕氫氣經冷卻、洗滌、壓縮後被送往氫氣貯櫃。陽極區產物濕氯氣經冷卻、乾燥、凈化、壓縮後可得到液氯。
2NaOH+Cl2= NaCl+NaClO+H2O
H2O+Cl2=HCl+HClO
H2+Cl2=2HCl
2NaOH+CO2=Na2CO3(蘇打)+H2O
NaOH+CO2=NaHCO3(小蘇打)
隨著人們環境保護意識的增強，對以氯鹼工業為基礎的化工生產過程中所造成的污染及其產品對環境造成的影響越來越重視。例如，現已查明某些有機氯溶劑有致癌作用，氟氯烴會破壞臭氧層等，因此已停止生產某些有機氯產品的措施。我們在充分發揮氯鹼工業及以氯鹼工業為基礎的化工生產在國民經濟發展中的作用的同時，應盡量減小其對環境的不利影響。
編輯本段
我國氯鹼工業的發展
我國最早的氯鹼工廠是1930年投產的上海天原電化廠（現上海天原化工廠的前身），日產燒鹼2t。到1949年解放時，全國只有少數幾家氯鹼廠，燒鹼年產量僅1.5萬噸，氯產品只有鹽酸、液氯、漂白粉等幾種。
近年來，我國的氯鹼工業在產量、質量、品種、生產技術等方面都得到很大發展。到1990年，燒鹼產量達331萬噸，僅次於美國和日本，位於世界第三位。1995年，燒鹼產量達496萬噸，其中用離子交換膜電解法生產的達56.2萬噸，占總產量的11.3%。預計到2000年，燒鹼年產量將達540萬噸，其中用離子膜電解法生產的將達180萬噸，佔33.3%。
⑵ 氯鹼工業中陽離子交換膜的作用是什麼
陽離子交換膜是對陽離子有選擇作用的膜，通常是磺酸型的，帶有固定基團和可解離的離子，如鈉型磺酸型固定基團是磺酸根，解離離子是鈉離子。
陽離子交換膜可以看作是一種高分子電解質，由於陽膜帶負電荷，雖然原來的解離正離子受水分子作用解離到水中，但在膜外通電通過電場作用，帶有正電荷的陽離子就可以通過陽膜，而陰離子因為同性排斥而不能通過，所以具有選擇透過性。
(2)氯鹼生產離子交換膜法生產工藝擴展閱讀
性質
均相膜的電化學性能較為優良，但力學性能較差，常需其他纖維來增強。非均相膜的電化學性能比均相膜差，而力學性能較優，由於疏水性的高分子成膜材料和親水性的離子交換樹脂之間粘結力弱，常存在縫隙而影響離子選擇透過性。
離子交換膜的膜電阻和選擇透過性是膜的電化學性能的重要指標。陽離子在陽膜中透過性次序為： Li+>Na+>NH4+>K+>Rb+>Cs+>Ag+> Tl+>UO卂（這是什麼？）>Mg2+>Zn2+>Co2+>Cd2+> Ni2+>Ca2+>Sr2+>Pb2+>Ba2+
陰離子在陰膜中透過性次序為： F->CH3COO->HCOO->Cl->SCN->Br-> CrO娸>NO婣>I->(COO)卆(草酸根)>SO娸膜電阻是與離子在膜中的淌度有關的一個數值，根據不同測定和計算方法可分成體積電阻和表面電阻。
水在膜中的滲透率就是離子在透過膜時帶過去的水量。實用上水滲透率是膜的一個性能，其值愈大，在電滲析時水損失愈大，通常疏水性高分子材料膜中水滲透率遠低於親水性高分子材料膜。
參考資料來源：網路-陽離子交換膜
參考資料來源：網路-離子交換膜
⑶ 請問，液鹼生產廠家是如何生產液鹼的，大致的工藝流程能否描述一下。謝謝，坐等
我來給你回答吧：
氯鹼工業生產液鹼（NaOH）主要有兩種方法隔膜法和離子膜法，第一種已經基本淘汰，第二種為現在氯鹼工業主要的生產方法。下面主要講講第二種離子膜法：
離子膜法也稱離子膜電解法，是利用陽離子交換膜將單元電解槽分隔為陽極室和陰極室，使電解產品分開的方法，通俗點解釋就是利用電解鹽水的方法取得液鹼和其副產品（主要是32%的NaOH、氯氣和氫氣）。
工藝流程：
大致可以分為一次鹽水工序、二次鹽水工序、氯氫處理工序、Hcl合成工序、氯氣液化工序、液氯充裝工序。雖然每個廠的生產工序流程會有不同，但大致區別不大。其中最主要的是二次鹽水工序也就是用離子膜電解槽電解鹽水的部分。 下面我對每個工序略做介紹希望對你有所幫助。
一次鹽水工序是通過化學方法和物理方法，把鹽水中的Ca2+、Mg2+ 及SO42- 、游離氯、有機物等雜質除去，製成符合工藝要求的一次鹽水，供二次鹽水及電解工序使用。
二次鹽水工序是將一次鹽水工序送來的合格一次鹽水經離子交換樹脂進行二次精製，合格的二次鹽水送離子膜電解槽進行電解生產32%NaOH、氯氣和氫氣。其中電解後的淡鹽水進行真空脫氯和化學脫氯後送一次鹽水工序。
氯氫處理工序分為兩部分氫氣處理和氯氣處理。氫氣處理主要是將電解來的高溫濕氫氣冷卻、加壓輸送，保證生產安全，並輸送至下一工序；氯氣處理是將電解來的高溫濕氯氣洗滌、冷卻、除霧、乾燥、加壓輸送出下工序，保證上下工序的生產安全。
Hcl合成工序是將氯氫處理工序來的氯氣和氫氣在二合一石墨合成爐內合成氯化氫氣體，供下工序使用（提一提這一部分所講下一工序的意思，它主要是供PVC生產所需要的Hcl氣體，若是工廠只是生產液鹼這部分可以除去）；將氯氣液化崗位來的液化尾氯與氯氫處理工序來的氫氣經二合一合成爐合成為氯化氫氣體，再經一、二級降膜吸收器、尾氣吸收塔，用純水吸收制備高純鹽酸。
氯氣液化工序是將經過處理後的壓力約為0.15MPa的乾燥氯氣，經壓縮提壓、冷卻液化成液體後進行存貯。
液氯充裝工序是將氯氣液化工序液化的液氯進行存貯及充裝，以便於銷售。
⑷ 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
因為氯離子和氫氧根離子都是陰離子要向陽極運動，同種電荷排斥異種電荷吸引。不用交換膜分離物質困難
⑸ 離子交換膜法電解工藝有哪些特點
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，其它回離子難以透過。電解答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。
⑹ 氯鹼工業是最基本的化學工業之一，離子膜電解法為目前普遍使用的生產方法，其生產流程如下圖所示： （1
| （1）氯化鈉氫氧化鈉 （2）Ca 2+ + CO 3 2 － = CaCO 3 ↓ Mg 2+ + 2OH － = Mg(OH) 2 ↓用試劑處理後的鹽水中還含有少量Mg 2+ 、Ca 2+ ，鹼性條件下會生成沉澱，損害離子交換膜。 （3）H 2 陽極 2Cl － ＋2H 2 O Cl 2 ↑＋H 2 ↑＋2 OH － （4）Na 2 SO 3 + Cl 2 + H 2 O = Na 2 SO 4 + 2HCl （5）93.46% ⑺ 氯鹼工業中離子交換膜的作用是什麼
陽離子交換膜有來一種特殊的性質自，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na護揣篙廢蕻肚戈莎恭極oh溶液作用生成naclo而影響燒鹼的質量。 ⑻ 氯鹼工業中用離子交換膜法電解制鹼的主要生產流程示意圖如圖1所示；氯鹼工業中用離子交換膜法電解制鹼的
（1）由圖示可知電源負極產生了氫氧化鈉溶液，所以溶液的pH值升高； ⑼ 某氯鹼廠採用離子膜法電解飽和食鹽水生產燒鹼，其原理示意圖如下．請結合示意圖回答以下問題：①寫出電解 ①出氯氣的電極為陽極，溶液中的陰離子氯離子失電子生成氯氣，電極反應回為：2Cl--2e-=Cl2↑；答出氫氣的電極為陰極，溶液中陽離子得到電子發生還原反應生成氫氣，電極反應為2H++2e-=H2↑；電解飽和食鹽水的化學方程式為：2NaCl+2H2O
|