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氯碱工业离子膜和电槽的进展

氯碱工业离子膜和电槽的进展

氯碱工业离子膜法已被公认为是一种带有方向性的氯碱生产新工艺,其特点是节能、优质、基本无污染,生产成本及投资均较低廉。离子膜法技术的进展是离子膜从磺酸膜到羧酸膜及羧酸-磺酸复合膜,电槽从单极式到复极式,极间距进展到小极距或“零”极距。
1.离子交换膜的进展
离子交换膜是氯碱工业膜法制碱的核心,目前应用于食盐水溶液电解的阳离子交换膜,根据其离子交换基团的不同,可分为全氟磺酸膜和全氟羧酸膜和全氟羧酸-磺酸复合膜。
美国杜邦(Dupont)公司于1938年起开始研制氟化学品,首先三制成功聚四氟乙烯,1960年研制成功耐氯碱的全氟磺酰氟(XR)树脂,并首次应于于燃料电池,之后又研制了Nafion系列膜,1975年Nafion-315膜被日本旭化成公司成功地用于延冈工厂生产烧碱,第一次实现了工业化离子膜法的氯碱生产。Nafion-100、300、400系列适合生产低浓度烧碱,Nafion-300系列是一种增强复合离子膜,为了获得高电压率率,其阴极侧采用低吸水层,为了获得低电压,其阳极侧采用高吸水层,这种膜在生产稀碱时电耗较低;Nafion-400系列是一种物理耐久性较好的增强离子膜;Nafion-900系列在保持性能稳定而长期生产高浓度烧碱方面,兼有高电流效率和低电压的特点,Nafion-901膜可用来直接生产浓度为32%的碱液,电流效率接近96%;国际上认为Nafion-90209及Nafion-961运转效益尚好,新问世的NX-966膜,其机械性能比N-90209提高近一半,寿命较长且更安全,碱浓度为30%~35%时,NX-966的槽电压下降了150mV。
1976年日本旭化成公司用全氟羧酸膜取代了杜邦公司的全氟磺酸膜,接着又开发了羧酸-磺酸复合膜。全氟羧酸膜具有很强的阻止OH透过的性能,在较广泛的烧碱浓度范围内(20%~40%)都可以超过90%的电流效率,并且碱浓度为20%~30%内有较低的槽电压,因而可以显著地节省电耗,然而全氟羧酸膜在酸性条件下会成为非异体。旭化成公司在1993年开发了当时世界上最佳性能的ACI-PLEX-F4202的离子膜,并于1997年开发出新型的ACIPLEX-F4203离子膜,在世界上首次实现了电解电压下降到3V以下的新型离子膜。
日本旭硝子公司于1973年开始研究氟化物离子膜,并试制成Flemion系列,Flemion膜主要有磺酸型和羧酸型两种。Flemion-230膜的特性可与Nafion-901膜相比,Flemion-430膜更适合生产低浓度烧碱,Flmion-DX能以零极距进行操作,Flimion膜以电压低、耗电少在世界上获得较好的评价。
日本德山曹达公司研制开发的Neosepta-F膜适宜制备浓度较高的阴极碱液。
离子膜可做为单层离子膜或多层离子膜来使用,后者是将具有相同离子交换基团而离子交换容量不同的两张膜复合或将羧酸基膜和磺酸膜压在一起。目前认为全氟羧和全氟磺酸复合膜比较优越。
我国由上海有机氟材料研究所及中科院上海有机所提供的全氟羧酸型阳离子交换膜,已通过了化工部锦西化工研究院实验电槽的评价。


氯碱工业离子膜和电槽的进展.rar
(2008-06-29 01:14:23, Size: 7.58 KB, Downloads: 31)

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  • ml1111 (2008-7-03 14:38:43)

    不知是否有关于二制备的资料