Método de membrana de intercambio iónico para producir soda cáustica
La tecnología de producción de álcali electrolítico más avanzada del mundo es el método de membrana de intercambio iónico. La investigación sobre esta tecnología comenzó en la década de 1950 y la producción industrial comenzó en la década de 1980.
Los electrolizadores de membrana de intercambio iónico se componen principalmente de ánodos, cátodos, membranas de intercambio iónico, marcos de electrolizadores y varillas de cobre conductoras. Cada electrolizador se compone de varias celdas unitarias conectadas en serie o en paralelo. La figura de la derecha muestra un diagrama esquemático de una ranura unitaria. El ánodo de la celda electrolítica está hecho de malla de titanio Para extender la vida útil del electrodo y mejorar la eficiencia de la electrólisis, la malla del ánodo de titanio está recubierta con titanio, rutenio y otros recubrimientos de óxido; el cátodo está hecho de acero al carbono. malla y está recubierta con una capa de níquel. La membrana de intercambio catiónico separa la celda electrolítica en una cámara catódica y una cámara anódica. La membrana de intercambio catiónico tiene una propiedad especial, es decir, solo deja pasar cationes, pero impide el paso de aniones y gases, es decir, solo deja pasar Na+, pero Cl-, OH- y gases. no puede pasar. Esto no solo puede evitar que el H2 producido por el cátodo se mezcle con el Cl2 producido por el ánodo, provocando una explosión, sino que también evita la interacción entre el Cl2 y la solución de NaOH para generar NaClO, lo que afectará la calidad de la soda cáustica. La siguiente imagen es un electrolizador de membrana de intercambio iónico (que incluye 16 celdas unitarias).
El agua salada saturada refinada ingresa a la cámara anódica; el agua pura (con una cierta cantidad de solución de NaOH añadida) ingresa a la cámara catódica. Cuando se energiza, el H2O se descarga en la superficie del cátodo para generar H2, el Na+ pasa a través de la membrana iónica desde la cámara del ánodo a la cámara del cátodo, y el catolito exportado contiene NaOH Cl- se descarga en la superficie del ánodo para generar Cl2; El agua salada ligera electrolizada se exporta desde el ánodo y puede reutilizarse para preparar agua salada.
El principal proceso de producción de álcali electrolítico con membrana de intercambio iónico se puede expresar simplemente de la siguiente manera:
La principal materia prima de la producción de álcali electrolítico es la salmuera saturada, ya que la salmuera cruda contiene lodo y arena. ,
Las siguientes medidas se toman a menudo al refinar agua salada
(1) Filtrar agua de mar
(2) Agregar exceso de hidróxido de sodio para eliminar los iones de calcio y magnesio. , filtrar
Ca(2+)+2OH(-)=Ca(OH)2 (ligeramente soluble)
① Mg(2+)+2OH(-)=Mg( OH)2↓
② Mg(HCO3)2+2OH(-)=MgCO3+2H2O
MgCO3+2H2O=Mg(OH)2+H2O+CO2
(3) Añadir exceso de cloruro de bario para eliminar los iones sulfato y filtrar
Ba(2+)+SO4(2-)=BaSO4↓
(4) Añadir exceso de sodio carbonato, eliminar iones calcio y exceso de iones bario, filtrar
Ca(2+)+CO3(2-)=CaCO3↓
Ba(2+)+CO3(2 -) =BaCO3↓
(5) Agregue la cantidad adecuada de ácido clorhídrico para eliminar el exceso de iones carbonato
2H(+)+CO3(2-)=CO2 ↑+H2O
(6) Calentamiento para expulsar el dióxido de carbono
(7) Enviarlo a la torre de intercambio iónico para eliminar aún más los iones de calcio y magnesio
(8) Electrólisis
2NaCl +2H2O=(encendido)H2 ↑+Cl2 ↑+2NaOH
La tecnología de producción de álcalis con membrana de intercambio iónico ocupa poco espacio en el equipo, producción continua, gran capacidad de producción, alta calidad del producto y puede adaptarse a las fluctuaciones actuales, el bajo consumo de energía, la baja contaminación y otras ventajas, es la dirección de desarrollo de la industria cloro-álcalina.