離子膜電解槽電流效率探討

楊永兵

摘要：離子膜如果要長期保證其穩(wěn)定、高效的電流效率，最關(guān)鍵的部分就是電解槽的操作問題。離子膜的使用壽命會受到鹽水的影響，因此電流的高密度運行狀態(tài)就會使得效率進一步降低。電解槽有著陽離子交換膜，因此，有能透過溶液的特點。Ca、Mg等多價陽離子在透過交換膜時，與少量的從陰極室反遷移來的OH生成氫氧化物沉淀，使膜電阻增加，會堵塞離子膜，這樣就會使得電解槽出現(xiàn)電壓升高的情況，因此，就會改變反遷徙，電流的效率進一步降低。所以本文針對離子膜電解槽電流效率進行了以下探討。

關(guān)鍵詞：離子膜;電解槽;電流效率。

引言

離子膜如果要長期保證其穩(wěn)定、高效的電流效率，最關(guān)鍵的部分就是電解槽的操作問題。這種操作能夠改變相關(guān)的電流量，延長離子膜的使用壽命，能夠進一步避免離子膜受到傷害，以此提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時能夠降低電解槽電壓，起到提升電流效率的作用。

一、鹽水質(zhì)量對電流效率的影響

離子膜的使用壽命會受到鹽水的影響，因此電流的高密度運行狀態(tài)就會使得效率進一步降低。電解槽有著陽離子交換膜，因此，有能透過溶液的特點。Ca、Mg等多價陽離子在透過交換膜時，與少量的從陰極室反遷移來的OH生成氫氧化物沉淀，使膜電阻增加，會堵塞離子膜，這樣就會使得電解槽出現(xiàn)電壓升高的情況，因此，就會改變反遷徙，電流的效率進一步降低。它能選擇和透過鹽水中的Na，而其他陽離子如Ca、Mg等也同樣能透過。

二、陰極液中NaOH濃度對電流效率的影響

根據(jù)相關(guān)的資料顯示，NaOH濃度與電流效率存在極大值的關(guān)系，因此，NaOH的不斷升高會使得陰極一側(cè)的含水情況比較低。所以相對來說濃度就會增加，如果濃度繼續(xù)升高，并且沒有要下降的趨勢，膜中OH濃度增大，當NaOH質(zhì)量分數(shù)超過36%，膜中OH濃度增大的影響起決定作用，這樣就會使得電流的效率不斷降低，影響用電的情況，所以，對于溶液的濃度來說，要使得能夠達到相關(guān)的平衡要求，槽出口堿液NaOH質(zhì)量分數(shù)控制在32%-35%。分析人員和操作人員需要進行各種數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析，這樣才能夠?qū)⑷芤旱臐舛群碗娊赓|(zhì)的情況進一步結(jié)合考慮。完善平衡的配合模式，這樣才能夠?qū)π纬傻碾娏髯鲞m當?shù)目紤]和分析。

三、陽極液NaCl濃度對電流效率的影響

陽極液中的NaCl濃度對電流效率有著非常明顯的影響，因此電流效率是隨著NaCl濃度的下降而下降的，鹽水濃度不斷降低則就會使得離子膜含水率增高使得電流效率隨之下降，也就是說，鹽水的使用和離子膜是形成正的關(guān)系，電解槽出口陽極液NaCl質(zhì)量濃度控制為215-225g/L。通過這幾年的運行可以看出，電解槽的管理需要落實到位才能夠?qū)⒏鞣N溶液的比例熟練確定。進一步完善陰極和陽極溶液的使用濃度，從而達到延長離子膜的使用壽命和提高電解槽的電流效率。

四、電流密度對電流效率的影響

生產(chǎn)中電流出現(xiàn)負荷變化的情況很多，電壓也會出現(xiàn)比較大幅度的變動，如果電流出現(xiàn)頻繁的上升或下降，會使單元槽的氯中氧體積分數(shù)、氯中氫體積分數(shù)升高，電流效率降低。所以，保證電流的穩(wěn)定是保證生產(chǎn)平穩(wěn)運行和保護離子膜的基礎(chǔ)。電流穩(wěn)定能夠延長離子膜的壽命對于長期穩(wěn)定發(fā)展有著積極意義，能夠進一步節(jié)省成本。

五、電解液的溫度對電流效率的影響

據(jù)資料介紹，當電解溫度降至65℃以下時，電流效率下降很迅速，以后即使溫度再上升，電流效率也難以恢復到原來的位置上。這和離子膜的溫度范圍有關(guān)系，在這一范圍內(nèi)，溫度的上升會使離子膜陰極一側(cè)的孔隙增大，使鈉離子遷移數(shù)增多，有助于電流效率的提高。在日常生產(chǎn)中槽溫和槽壓是由DCS控制室來監(jiān)控的，崗位人員加強了現(xiàn)場巡檢，槽溫控制范圍為85-88℃，隨電流密度而變化。DCS人員應(yīng)密切監(jiān)控好槽溫的變化情況，也就是為了保證溫度穩(wěn)定在控制指標內(nèi)，從而爭取能夠?qū)㈦娏鞯南淖钚』?，起到?jié)省成本并增加效率的作用。

六、小結(jié)

總的來說，離子膜電解槽的操作對于延長離子膜壽命有著至關(guān)重要的作用，由于膜價格比較高，所以需要進一步節(jié)省成本，提高效率，就要延長離子膜的壽命。避免出現(xiàn)重大事故，不要影響離子膜的電解性能，這樣就能夠進一步帶動電流效率的提升，將離子膜的使用發(fā)揮到最大價值。控制相關(guān)的電解槽操作條件，并完善操作人員的素質(zhì)，才能夠?qū)崿F(xiàn)整個工藝系統(tǒng)的完善和穩(wěn)定。

參考文獻：

[1] 王德山，荊天輔。離子膜電解槽電流效率的影響因素.《氯堿工業(yè)》，2004（9）：11-14。

[2] 阿松林。離子膜電解槽電流效率的計算.《氯堿工業(yè)》，1995年第07期。