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    • 1.电解槽工作原理
    • 2.电解槽分类
    • 3.电解槽的作用
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电解槽

09/27 08:57 作者:wx喵不二~
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电解槽由槽体、阳极和阴极组成,多数用隔膜将阳极室和阴极室隔开。按电解液的不同分为水溶液电解槽、熔融盐电解槽和非水溶液电解槽三类。当直流电通过电解槽时,在阳极与溶液界面处发生氧化反应,在阴极与溶液界面处发生还原反应,以制取所需产品。对电解槽结构进行优化设计,合理选择电极和隔膜材料,是提高电流效率、降低槽电压、节省能耗的关键。

1.电解槽工作原理

电解槽的工作原理:将经过二次精制的饱和盐水加入电解槽的阳极室,在通电状态下,氯化钠被电离成钠离子和氯离子,溶液里的氯离子在阳极放电生成氯气从溶液中逸出,消耗部分氯化钠的饱和盐水则成为淡盐水流出电解槽,而钠离子则透过膜移向阴极。与此同时,向电解槽阴极室加入纯水,水被电解生成氢气和氢氧根离子,氢气从溶液中逸出,而氢氧根离子则和从阳极过来的钠离子结合成氢氧化钠。

2.电解槽分类

电解液的不同分类

水溶液电解槽

水溶液电解槽的形式,可分为隔膜电解槽和无隔膜电解槽两类。隔膜电解槽又可分为均向膜(石棉绒)、离子膜及固体电解质膜(如β-Al2O3)等形式;无隔膜电解槽又分为水银电解槽和氧化电解槽等。

采用不同的电解液时,电解槽的结构也有所不同。

水溶液电解槽分有隔膜和无隔膜两类。一般多用隔膜电解槽。在氯酸盐生产和水银法生产氯气和烧碱时,采用无隔膜电解槽。尽量增大单位体积内的电极表面积,可以提高电解槽的生产强度。因此,现代隔膜电解槽中的电极多为直立式。电解槽因内部部件材质、结构、安装等不同表现出不同的性能与特点。

熔融盐电解槽

多用于制取低熔点金属,其特点是在高温下运转,并应尽量防止水分进入,避免氢离子在阴极上还原。例如制取金属钠时,由于钠离子的阴极还原电位很负,还原很困难,必须用不含氢离子的无水熔融盐或熔融的氢氧化物,以免阴极析出氢。为此电解过程需在高温下进行,例如电解熔融氢氧化钠时为 310℃,如其中含有氯化钠成为混合电解质时,电解温度为650℃左右。

电解槽的高温可以通过改变电极间距,将欧姆电压降所消耗的电能转变为热能来达到。电解熔融氢氧化钠时,槽体可用铁或镍,电解含有氯化物的熔融电解质时常由于原料中不可避免地带入少量水分,会使阳极生成潮湿的氯气,对电解槽的腐蚀作用很强,因此电解熔融氯化物的电解槽,一般用陶瓷或磷酸盐材料,而不受氯气作用的部位可用铁。熔融盐电解槽中的阴、阳极产物,同样要求妥善隔开,而且应尽快由槽中引出,以免阴极产物金属钠长时间飘浮在电解液表面,会进一步与阳极产物或空气中的氧起作用。

非水溶液电解槽

由于非水溶液电解槽在制取有机产品或电解有机物时,常伴随有各种复杂的化学反应,使其应用受到限制,工业化的不多。一般采用的有机电解液,电导率低,反应速度也小。因此,必须采用较低的电流密度,极间距尽量缩小。采用固定床或流化床的电极结构有较大的电极表面积,可提高电解槽生产能力。

按电极的连接方式分类

电解槽按电极的连接方式,可分为单极式和复极式两类电解槽。单极式电解槽中同极性的电极与直流电源并联连接,电极两面的极性相同,即同时为阳极或同时为阴极。复极式电解槽两端的电极分别与直流电源的正负极相连,成为阳极或阴极。电流通过串联的电极流过电解槽时,中间各电极的一面为阳极,另一面为阴极,因此具有双极性。当电极总面积相同时,复极式电解槽的电流较小,电压较高,所需直流电源的投资比单极式者省。复极式一般采用压滤机结构形式,比较紧凑。但易漏电和短路,槽结构和操作管理比单极式复杂。单极式电解槽截面一般为长方形或方形,圆筒形占地大,空间利用率低,采用较少。

3.电解槽的作用

作用:当直流电通过电解槽时,在阳极与溶液界面处发生氧化反应,在阴极与溶液界面处发生还原反应,以制取所需产品。电解槽由槽体、阳极和阴极组成,多数用隔膜将阳极室和阴极室隔开。按电解液的不同分为水溶液电解槽、熔融盐电解槽和非水溶液电解槽三类。

当直流电通过电解槽时,在阳极与溶液界面处发生氧化反应,在阴极与溶液界面处发生还原反应,以制取所需产品。对电解槽结构进行优化设计,合理选择电极和隔膜材料,是提高电流效率、降低槽电压、节省能耗的关键。

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