Wat is diafragma-elektrolyse?

Membraanelektrolyse verwijst naar het plaatsen van een diafragma tussen de anode en de kathode om de kathode en anodeproducten te scheiden. De separator is een poreuze permeabele laag die de migratie van ionen en de doorgang van stroom niet belemmert en ze met een bepaalde snelheid naar de kathode laat stromen, maar de diffusie van OH- naar de anode kan voorkomen en de mechanische vermenging tussen de kathode- en anodeproducten.

Op dit moment worden elektrolyzers met verticaal diafragma vaker gebruikt in de industrie. De anode is gemaakt van grafiet of metaal en de kathode is gemaakt van prikkeldraad of geperforeerde ijzeren plaat. Na het invoeren van gelijkstroom voor elektrolyse, verliest een deel van de chloride-ionen in de pekeloplossing elektronen op de anode om chloorgas te genereren en te ontsnappen. De resterende natriumionen in de anodeoplossing migreren samen met de oplossing naar de kathode en stromen in de elektrolyt van de kathode, waar de waterstofionen elektronen verkrijgen bij de kathode om waterstof te genereren en uit de kathodekamer van de elektrolysecel te ontsnappen. Door de continue ontlading van waterstofionen komt waterstofgas vrij, wat de ionisatie van water verder bevordert. De resterende hydroxide-ionen en natriumionen in de oplossing vormen een alkalische oplossing, die samen met de niet-geëlektrolyseerde natriumchloride-oplossing continu uit de elektrolysecel wordt afgevoerd. Verse pekel wordt continu aangevuld en geproduceerd in het anodecompartiment van de elektrolyseur.

Aangezien de membraanelektrolysetechnologie op grote schaal wordt gebruikt in de chloor-alkali-industrie, wordt het nieuwste alkalische proces, de ionenuitwisselingsmembraanelektrolysemethode, als voorbeeld genomen om het principe ervan te illustreren. Een kationenuitwisselingsmembraan wordt gebruikt om de kathode- en anodekamers van de elektrolysecel te scheiden om een ​​elektrolytische cel met twee kamers te vormen. Verzadigde NaCl-oplossing wordt in de anodekamer gebracht en gedestilleerd water wordt in de kathodekamer gebracht. Onder invloed van een extern elektrisch gelijkstroomveld produceert de anode chloorgas en produceert de kathode waterstofgas. Omdat de vaste groep (R-SO-3-) van het kationenuitwisselingsmembraan negatief geladen is, trekt het de tegengestelde ladingen van Na plus ionen in de oplossing aan, en als resultaat mogen alleen Na plus ionen er doorheen gaan , terwijl Cl- ionen worden afgestoten, dus Na plus ionen Als het het kathodecompartiment binnengaat, combineert het met OH- om NaOH te genereren. De belangrijkste reactie van de elektrode is:

In het anodecompartiment:

NaCl==Na plus plus Cl - (1)

2Cl==Cl2 plus 2e (2)

In het kathodecompartiment:

H2O==H plus plus OH - (3)

2H plus plus 2e ==H2 (4)

Na plus plus OH-==NaOH (5)

Het bovenstaande is het principe van het gebruik van een ionenuitwisselingsmembraan om zout water te elektrolyseren om alkali te produceren.

Elektrodereacties zijn over het algemeen reductiereacties die plaatsvinden aan de kathode in het kathodische compartiment, en oxidatiereacties zoals het vrijkomen van Cl2 vinden plaats aan de anode in het anodische compartiment.