Что такое диафрагменный электролиз?
Sep 22, 2022
Электролиз с диафрагмой относится к установке диафрагмы между анодом и катодом для разделения продуктов катода и анода. Сепаратор представляет собой пористый проницаемый слой, который не препятствует миграции ионов и прохождению тока и заставляет их течь к катоду с определенной скоростью, но может препятствовать диффузии ОН- к аноду и препятствовать механическому перемешиванию между катодные и анодные изделия.
В настоящее время в промышленности чаще используются электролизеры с вертикальной диафрагмой. Анод изготавливается из графита или металла, а катод из колючей проволоки или перфорированной железной пластины. После подачи постоянного тока для электролиза часть ионов хлорида в соляном растворе теряет электроны на аноде с образованием газообразного хлора и улетучивается. Оставшиеся в анодном растворе ионы натрия мигрируют к катоду вместе с раствором и перетекают в электролит катода, где ионы водорода получают электроны на катоде для образования водорода и выхода из катодной камеры электролизера. За счет непрерывного выброса ионов водорода выделяется газообразный водород, что дополнительно способствует ионизации воды. Оставшиеся в растворе гидроксид-ионы и ионы натрия образуют щелочной раствор, который непрерывно выводится из электролизера вместе с неэлектролизированным раствором хлорида натрия. Свежий рассол непрерывно пополняется и непрерывно производится в анодном отделении электролизера.
Поскольку технология мембранного электролиза широко используется в хлор-щелочной промышленности, в качестве примера для иллюстрации принципа действия взят новейший процесс получения щелочи — метод электролиза с ионообменной мембраной. Катионообменная мембрана используется для разделения катодной и анодной камер электролизера с образованием двухкамерного электролизера. В анодную камеру вводят насыщенный раствор NaCl, а в катодную — дистиллированную воду. Под действием внешнего электрического поля постоянного тока на аноде выделяется газообразный хлор, а на катоде выделяется газообразный водород. Поскольку фиксированная группа (R-SO-3-) катионообменной мембраны заряжена отрицательно, она притягивает противоположные заряды ионов Na+ в растворе, в результате чего через нее проходят только ионы Na+. , в то время как ионы Cl- отталкиваются, поэтому ионы Na плюс, перемещаясь в катодное отделение, соединяются с OH- с образованием NaOH. Основная реакция электрода:
В анодном отсеке:
NaCl==Na плюс плюс Cl - (1)
2Cl==Cl2 плюс 2e (2)
В катодном отсеке:
H2O==H плюс плюс OH - (3)
2H плюс плюс 2e ==H2 (4)
Na плюс плюс OH-==NaOH (5)
Вышеизложенный принцип использования ионообменной мембраны для электролиза соленой воды с получением щелочи.
Электродные реакции обычно представляют собой реакции восстановления, которые происходят на катоде в катодной камере, а реакции окисления, такие как высвобождение Cl2, происходят на аноде в анодной камере.
