离子交换膜法电解制碱工艺

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1、离子交换膜法电解制碱工艺一、离子膜电解制碱原理如下图。电解槽的阴极室和阳极室用阳离子交换膜隔开，精制盐水进入阳极室。通电时H20在阴极表面放电生成氢气，Na+离子通过离子膜由阳极室与OH-结合成NaOH;CL-离子则在阳极表面放电生成氯气。经电解后的淡盐水随氯气一起离开阳极室。氢氧化钠的浓度可利用进电解槽的纯水量来调节。离子膜电解制碱原理二、盐水的二次精制盐水的质量是离子膜电解槽正常生产的一个关键。它不仅影响离子膜的寿命，也是离子膜能否在高电流密度下运行得到高电流效率的至关重要的因素。电解槽所用的阳离子交换膜，具有选择和透过溶液中阳离子的特性。因此，它不仅能使Na+离子大量通过，而且也能

2、让Ca2+、Mg2+、Fe2+、Ba2+、等离子通过，当这些杂质阳离子透过膜时，就和从阴极室反渗过来的微量OH-离子形成难溶的氢氧化物堵塞离子膜13/13。在盐水中氯酸根和悬浮物也能影响离子膜的正常运行。有的离子膜对盐水的I-离子的含量还有要求。因此，用于电解的盐水的纯度远远高于隔膜电槽和水银电槽，他必须在原来一次精制的基础上再进行第二次精制。（一）二次盐水的过滤一次盐水中的少量悬浮物，如果随盐水进入螯合树脂塔，将会堵塞树脂的微孔，甚至使树脂呈团状物，严重时有结块现象，从而降低树脂处理盐水的能力。因此，盐水精制时一般要求盐水中悬浮物（s.s）的含量小于1ppm。这样就必须经过过滤，如果采

3、用传统的砂滤设备往往不能符合要求，目前常用的是碳素管式过滤器。碳素管式过滤器是由许多根烧结的碳素管组成，具有良好的耐腐蚀性，它由纯碳烧结而成，管壁上分布有均匀的微孔，孔径为100μ，气孔率为42%。过滤后的二次盐水能达到悬浮物（s.s）的含量小于1ppm的要求。（我们公司的不锈钢纤维烧结滤芯亦能满足这种过滤要求，我们可以开拓它在离子膜制碱中二次盐水过滤中的应用。）1-澄清盐水槽；2-澄清盐水泵；3-助剂给料泵；4-助剂接料泵；5-碳素过滤器；6-预涂泵；7-预涂槽；8-过滤盐水槽；9-过滤盐水泵l预涂过滤前必须在碳素管的外表面预先涂上一层厚薄均匀的助滤剂13/13α-纤维素，以防止盐水中

4、的悬浮物堵塞碳素管的微孔，以提高过滤器的过滤性能。因此，在过滤系统中要设置预涂槽。在预涂槽内将α-纤维素和过滤盐水配成一定浓度的α-纤维素溶液，然后用泵将此溶液送往过滤器，不断循环进行预涂操作，使涂层厚度达2~3mm即可。l助剂给料和助滤由于一次盐水的悬浮物过于细微且有压缩性，为防止过滤元件表面的孔隙堵塞，使过滤元件表面的滤渣结构疏松，延长过滤周期。在一次盐水送往过滤器前，必须把一定浓度的α-纤维素作为助滤剂混入盐水中，这样在过滤过程中所形成的滤饼能保持一定的孔隙率，并且具有不可压缩性，从而降低过滤阻力和提高过滤速度。l清洗切换下来的过滤器进行反洗时，将过滤后的精盐水打入过滤器的滤液室内

5、，再通入压缩空气，过滤室内的精盐水受到压缩空气的压力后，迅速从管子的内侧流向管子的外侧，碳素管外的助滤剂和滤饼立即卸出。如此反洗四次后就可以达到再生效果。在一般情况下，过滤器经过48小时后就要切换一次。过滤盐水从盐水过滤器流出后，送往过滤盐水储槽，然后加酸调节其PH值在9±0.5范围内，送往二次盐水精制工序。过滤后的二次盐水应达到下列指标：NaCL浓度290-310g/LPH值9±0.5悬浮物（s.s）＜1ppm温度60±5℃（二）二次盐水精制二次盐水过滤后，钙、美含量大约在3ppm左右。但是，由于离子膜电解槽的盐水要求钙美含量必须低于20PPb13/13。因此，盐水在一次精制的基础上还

6、需进行二次精制。盐水的二次精制目前均采用螯合树脂法进行。二次盐水精制工艺流程图1-氯气冷却器；2-淡盐水换热器；3-盐酸贮槽；4-NaOH贮槽；5-酸泵；6-碱泵；A-螯合树脂塔；B,C-生产塔经过氯气冷却器、淡盐水热交换器的二次过滤盐水，送往螯合树脂塔（B）的顶部，自上而下经过树脂床，从塔底流出再到C塔。在塔内盐水中的Ca2+、Mg2+与树脂发生离子交换反应。在连续操作中，第一只塔作为“初塔”，除去盐水中大多数的钙和美，而第二只塔作为“精制”塔，来确保盐水中的钙美降低到控制指标以下。当塔内树脂床达到最大的吸附能力时，在流出塔的盐水中钙美离子会急剧增加。因此在树脂还未达到最大处理能力时就

7、要再生。经过精制后的盐水应达到如下质量指标：NaCL浓度290-310g/LCa2+、Mg2+总量≤20PPbSr2+≤0.1ppm（当SiO2=1ppm时）13/13Sr2+≤0.06ppm（当SiO2=5ppm时）Sr2+≤0.02ppm（当SiO2=15ppm时）CLO3-≤15g/LSO42-≤5g/L悬浮物（s.s）＜1ppmSiO2≤15ppm其它重金属离子≤0.2ppm三、精制盐水的电解离子膜电解工艺流程图1-淡盐水泵