CN102134725B - 一种实验型氯碱离子膜电解槽 - Google Patents
一种实验型氯碱离子膜电解槽 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102134725B CN102134725B CN201110046272.1A CN201110046272A CN102134725B CN 102134725 B CN102134725 B CN 102134725B CN 201110046272 A CN201110046272 A CN 201110046272A CN 102134725 B CN102134725 B CN 102134725B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- anode
- cathode
- exchange membrane
- membrane electrolyzer
- groove
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
本发明涉及一种实验型氯碱离子膜电解槽，包括阴极室槽、阴极垫片、阴极电极网板、阴极垫片、离子膜、阳极垫片、阳极电极网板、阳极垫片和阳极室槽，依次通过法兰密封连接成为一体；阴极室槽侧面上设有氢气及碱液出口和纯水入口分别连通阴极室，阳极室槽上设有淡盐水及氯气出口、二次精制盐水入口、温度计插口、测温点插口；阳极室内置有钛加热管，阴极电极网板、阳极电极网板上均设有整流电源接口，分别与整流电源的负极、正极相连接。本实验型离子膜电解槽利用电化学电解氯化钠、氯化钾以产生气体和强碱，简单易控，操作方便，可用于离子膜电极的快速测试、离子膜的快速测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种离子膜电解槽，具体的说涉及一种单极式实验型氯碱离子膜电解槽装置。
背景技术
我国离子膜法烧碱发展十分迅速，我国氯碱企业先后从发达国家引进多项高新科技，使我国的氯碱技术有了很大的提高。我国从世界知名公司引进先进的离子膜法制碱技术，迅速发展离子膜法电解工艺，彻底淘汰了水银法烧碱和部分石墨阳极隔膜法烧碱，大大提升和优化了我国氯碱工业的产品结构，促进了相关工业的迅速发展。离子膜电解槽作为现代氯碱行业先进的电解设备，以操作方便，节能降耗，产品纯度高等特点，得到普遍应用。
现有生产型离子膜电解槽的专利文件有：公开号CN1306102公开了一种单极式离子膜电解槽，CN2459329公开了一种复极式自然循环离子膜电解槽、CN1407137公开了一种复极式自然循环离子膜电解槽、CN201106069、CN201128760公开了膜极距复极式自然循环离子膜电解槽，这些专利文件设计均为生产型离子膜电解槽。然而不管是研究氯碱用离子膜性能亦或是离子膜电解槽电极性能都需要有小型的电解槽装置来进行实验，目前尚未有实验型的小型离子膜电解槽的相关报道。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明涉及一种实验型氯碱离子膜电解槽。
发明概述
本发明实验型氯碱离子膜电解槽，是由若干个单元槽部件组成一个完整的单元槽，用于饱和氯化钠水溶液制取氯气、氢气和烧碱，或用于饱和氯化钾水溶液制取氯气、氢气和KOH。单元槽用离子交换膜分隔成阳极电解室和阴极电解室，是一种利用电化学电解氯化钠、氯化钾以产生气体和强碱的单极式氯碱离子膜电解槽装置。
发明详述
本发明的技术方案如下：
实验型氯碱离子膜电解槽，包括阴极室槽、阴极垫片、阴极电极网板、阴极垫片、离子膜、阳极垫片、阳极电极网板、阳极垫片和阳极室槽，依次通过法兰密封连接成为一体。阴极室槽侧面上设有氢气及碱液出口和纯水入口分别连通阴极室，阳极室槽上设有淡盐水及氯气出口、二次精制盐水入口、温度计插口、测温点插口；阳极室内置有钛加热管。阴极电极网板、阳极电极网板上均设有整流电源接口，分别与整流电源的负极、正极相连接。
上述离子膜选自市场可购得的氯碱用商品离子交换膜，也可按现有技术自制，优选为全氟磺酸-羧酸复合离子膜，参见CN101811359A。
上述所有阴极垫片、阳极垫片均优选采用三元乙丙橡胶材料。
上述阴极电极网板是由涂覆有活性涂层的钛金属网焊接在钛刚性框架内制作而成。涂覆活性涂层材料是钯或铑贵金属材料，按现有公知技术即可。
上述阳极电极网板是由涂覆有活性涂层的镍金属网焊接在镍或不锈钢刚性框架内制作而成。涂覆活性涂层材料是钯或铑贵金属材料，按现有公知技术即可。
上述阴极电极网板、阳极电极网板的框架上均焊接有可连接整流电源线的铜鼻片，铜鼻片上有整流电源接口。
阴极室槽和阴极室槽内分别是阳极室和阴极室，阳极室的容积与阴极室容积比在50-10∶1范围内。本发明实验型氯碱离子膜电解槽阳极室体积足够大，并且具有加热控温装置，以保持电解槽温度的易控及恒定，为此阴极室槽容积相应地尽量小。
上述阴极室槽用不锈钢板或镍板焊接制作，阳极室槽用钛板焊接制作。
上述阳极室内的加热管采用钛加热管，以达到防腐的功能，可长期使用。
本发明实验型氯碱离子膜电解槽，由若干个单元槽部件组成一个完整的单元槽，单元槽用离子交换膜分隔成阳极和阴极电解室，由电极网有效面积限定电解室有效截面积，电解室与电解室之间交替设置垫片、金属电极网板、垫片及离子膜。电解室(包括阴极室和阳极室)截面面积不小于电极网有效面积，优选的电解室截面面积等于电极网有效面积。
本发明实验型离子膜单元电解槽的阳极室框架优选钛板制成的耐腐蚀板，阴极室框架选自镍板或不锈钢板焊接或冲压而成，也可以采用有机玻璃聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚四氟乙烯材料加工制成。对阳极室、阴极室材料要求具有一定的刚度和具有较平的密封面，保证整体的刚度及密封功能。
本发明中离子膜单元槽有利于电解过程中的气体和电解液的自然循环，使电解室中的电解条件均匀化、稳定化。本实验型离子膜电解槽简单易控，操作方便，可用于离子膜电极的快速测试、离子膜的快速测试，包括电流密度-槽电压关系、电流效率、水传递系数的测定等。
本发明实验型电解槽可以在如下条件下进行操作：电流密度：1-6KA/m2；阳极液浓度：175-305克/L的NaCl或KCl溶液；阴极液浓度：与阳极相应的24-35wt％NaOH或20-32wt％KOH的溶液；操作温度：65-95℃。
本发明实验型电解槽解决了经济、耐用的问题。所采用刚性钛和镍板保证电解槽使用性能，具有一定的刚度，经济、防腐。本发明电解槽在进槽流体控制、出槽流体的控制、气液相分离、有毒气体处理等方面可以由本领域专业技术人员用公知公用的技术简易解决。利用测温点(温度传感器)控制加热管通电与否来达到控制阳极室温度的技术属于公知公用技术。
本发明与现有生产型离子膜电解槽相比，具有独立的电解槽加热控温装置，易于温度的控制和稳定；各组件安装、操作、拆卸方便；该装置可以充分满足实验研究的需要，包括可以用于离子膜电极性能的快速测试、离子膜性能的快速考查，包括电流密度-槽电压关系、电流效率、水传递系数的测定等。
附图说明
图1是离子膜电解槽分解结构示意图。
图2为离子膜电解槽整体示意图。
图3为阴极槽结构示意图。3L-阴极室槽俯视图；3R-阴极室槽平视图。
图4是阳极电极网板结构示意图。
其中，1-阴极室槽；1A-氢气及碱液出口；1B-纯水入口；1C-阴极室；2-阴极垫片；3-阴极电极网板；3A-阴极整流电源接口鼻；4-阴极垫片；5-离子膜；6-阳极垫片；
7-阳极电极网板，7A-阳极整流电源接口鼻，7B-连接孔，7C-网板框架，7D-电极网，7E-法兰连接孔；8-阳极垫片；9-阳极室槽，9A-淡盐水及氯气出口，9B-二次精制盐水入口，9C-温度计插口，9D-测温点插口，9E-钛加热管，9F-阳极室，9G-加热管外部电源接口。阴极电极网板结构与阳极电极网板结构相同，但所用材料不同。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明。
实施例1：
实验型氯碱离子膜电解槽，结构如图1-4所示，它包括阴极室槽1和阳极室槽9，阴极室槽1侧面上设有氢气及碱液出口1A和纯水入口1B分别连接阴极室1C。阴极室槽1和阳极室槽9之间依次是阴极垫片2、阴极电极网板3、阴极垫片4、离子膜5、阳极垫片6、阳极电极网板7、阳极垫片8，通过螺栓10用法兰密封连接在一起，使阴极室槽和阳极室槽成为一体。阳极室槽9上设有淡盐水及氯气出口9A、二次精制盐水入口9B、温度计插口9C、测温点插口9D；阳极室9F内置钛加热管9E，外部有电源接口9G。阴极电极网板、阳极电极网板上均焊接有铜鼻片作为接口鼻3A、7A，铜鼻片上有连接孔，分别与整流电源负极和正极相连接。
电解槽有效电解面积为50cm2，阴极室槽1采用3mm厚不锈钢焊接制作，阳极室槽9采用3mm厚钛板焊接制作。阴极室1C容积25mL，阳极室9F容积800mL。阳极电极网板7用1mm厚钛板做框架7C，框架中间焊接钛基电极网板7D。阴极电极网极板与阳极结构相同，但所用材料不同：用1mm厚不锈钢板做框架，框架中间焊接带钯活性涂层的镍基电极网。阴极垫片2、4和阳极垫片6、8均采用三元乙丙橡胶制作。离子膜5选用东岳DF988全氟磺酸-羧酸复合离子膜。阳极室9F内置钛加热管功率为150瓦，测温点插口9D插入Pt100热电偶，并配接相应控温仪。
本实施例实验型氯碱离子膜电解槽电解条件：电流密度：3.5KA/m2；阳极液浓度：200克/L的NaCl溶液；阴极液浓度：32％NaOH溶液；操作温度：84-86℃。
实施例2：实验型氯碱离子膜电解槽，结构如实施例1所述，所不同的是：
电解槽有效电解面积为120cm2，阴极室槽采用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)有机玻璃制作，阳极室槽采用4mm厚钛板焊接制作。阴极室1C容积40mL，阳极室9F容积1200mL。阳极电极网板7用1mm厚钛板做框架7C，框架中间焊接钛基电极网板7D。阴极电极网极板与阳极结构相同，但所用材料不同：用1mm厚不锈钢板做框架，框架中间焊接带钯活性涂层的镍基电极网。阴极垫片2、4和阳极垫片6、8采用三元乙丙橡胶制作。离子膜5选用N966全氟磺酸-羧酸复合离子膜。阳极室9F内置钛加热管功率为200瓦，测温点插口9D插入Pt100热电偶，配相应控温仪。
本实施例实验型氯碱离子膜电解槽电解条件：电流密度：3.0KA/m2；阳极液浓度：200克/L的NaCl溶液；阴极液浓度：30％NaOH溶液；操作温度：84-86℃。
实施例3：实验型氯碱离子膜电解槽，结构如实施例1所述，所不同的是：
电解槽有效电解面积为120cm2，阴极室槽采用聚四氟乙烯材料加工制成，阳极室槽采用3mm厚钛板焊接制作。阴极室1C容积50mL，阳极室9F容积1200mL。阳极电极网板7用1mm厚钛板做框架7C，框架中间焊接钛基电极网板7D。阴极电极网极板与阳极结构相同，但所用材料不同：用1mm厚镍板做框架，框架中间焊接带钯活性涂层的镍基电极网。阴极垫片2、4和阳极垫片6、8采用三元乙丙橡胶制作。离子膜5选用F6801全氟磺酸-羧酸复合离子膜。阳极室9F内置钛加热管功率为200瓦，测温点插口9D插入Pt100热电偶，配相应控温仪。
本实施例实验型氯碱离子膜电解槽电解条件：电流密度：5.5KA/m2；阳极液浓度：205克/L的NaCl溶液；阴极液浓度：32％NaOH溶液；操作温度：84-86℃。
实施例4：实验型氯碱离子膜电解槽，结构如实施例1所述，所不同的是：
电解槽有效电解面积为80cm2，阴极室槽采用PMMA有机玻璃制作，阳极槽采用4mm厚钛板焊接制作。阴极室1C容积30mL，阳极室9F容积1400mL。阳极电极网板7用1mm厚钛板做框架7C，框架中间焊接钛基电极网板7D。阴极电极网极板与阳极结构相同，但所用材料不同：用1mm厚不锈钢板做框架，框架中间焊接带铑活性涂层的镍基电极网。阴极垫片2、4和阳极垫片6、8采用三元乙丙橡胶制作。离子膜5选用全氟磺酸-羧酸复合离子膜。阳极室9F内置钛加热管功率为200瓦，测温点插口9D插入Pt100热电偶，配相应控温仪。
本实施例实验型氯碱离子膜电解槽电解条件：电流密度：4.5KA/m2；阳极液浓度：200克/L的KCl溶液；阴极液浓度：30％KOH溶液；操作温度：84-86℃。
本实验型离子膜电解槽简单易控，操作方便，可用于离子膜电极的快速测试、离子膜的快速测试，包括电流密度-槽电压关系、电流效率、水传递系数的测定等。具体的测定方法为本领域专业人员公知公用技术，亦可查阅相关资料和专业文献，此处不再赘述。
Claims (1)
1.实验型氯碱离子膜电解槽,其特征在于包括阴极室槽、阴极垫片、阴极电极网板、离子膜、阳极垫片、阳极电极网板和阳极室槽，依次通过法兰密封连接成为一体；阴极室槽侧面上设有氢气及碱液出口和纯水入口分别连通阴极室，阳极室槽上设有淡盐水及氯气出口、二次精制盐水入口、温度计插口、测温点插口；阳极室内置有钛加热管，阴极电极网板、阳极电极网板上均设有整流电源接口，分别与整流电源的负极、正极相连接；所述阳极室的容积与阴极室容积比为50-10：1。
2、根据权利要求1所述的实验型氯碱离子膜电解槽，其特征在于所述阴极垫片、阳极垫片均采用三元乙丙橡胶材料。
3、根据权利要求1所述的实验型氯碱离子膜电解槽，其特征在于所述阴极电极网板是由涂覆有活性涂层的钛金属网焊接在钛刚性框架内制作而成。
4、根据权利要求1所述的实验型氯碱离子膜电解槽，其特征在于所述阳极电极网板是由涂覆有活性涂层的镍金属网焊接在镍或不锈钢刚性框架内制作而成。
5、根据权利要求1所述的实验型氯碱离子膜电解槽，其特征在于所述阴极室槽用不锈钢板或镍板焊接制作。
6、根据权利要求1所述的实验型氯碱离子膜电解槽，其特征在于所述阴极室槽用有机玻璃或聚四氟乙烯制作。
7、根据权利要求1所述的实验型氯碱离子膜电解槽，其特征在于所述阳极室槽用钛板焊接制作。
8、根据权利要求1所述的实验型氯碱离子膜电解槽，其特征在于所述电解槽在如下条件下进行操作：电流密度：1－6KA/m2；阳极液浓度：175-305克/L的NaCl或KCl溶液；阴极液浓度：与阳极相应的24-35 wt%NaOH或20-32wt %KOH的溶液；操作温度：65-95℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110046272.1A CN102134725B (zh) | 2011-02-25 | 2011-02-25 | 一种实验型氯碱离子膜电解槽 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110046272.1A CN102134725B (zh) | 2011-02-25 | 2011-02-25 | 一种实验型氯碱离子膜电解槽 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102134725A CN102134725A (zh) | 2011-07-27 |
| CN102134725B true CN102134725B (zh) | 2012-11-14 |
Family
ID=44294642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110046272.1A Active CN102134725B (zh) | 2011-02-25 | 2011-02-25 | 一种实验型氯碱离子膜电解槽 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102134725B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102304723A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-01-04 | 福建师范大学 | 一种基于阴阳离子交换膜与双极膜构成的三膜四室无氯产碱电解槽 |
| CN103103560B (zh) * | 2012-12-13 | 2016-05-25 | 苏州赛斯德工程设备有限公司 | 一种微极距离子膜电解槽 |
| CN103114299A (zh) * | 2013-02-08 | 2013-05-22 | 大连交通大学 | 由硼砂制取硼酸的电解装置及方法 |
| CN111304682A (zh) * | 2018-12-11 | 2020-06-19 | 蓝星(北京)化工机械有限公司 | 一种氯碱工业用氧阴极离子膜电解槽 |
| CN110983367B (zh) * | 2019-12-31 | 2021-05-28 | 山东东岳高分子材料有限公司 | 含多孔型导电板的氯碱膜电解槽 |
| CN116876000B (zh) * | 2023-09-01 | 2023-11-10 | 高密建滔化工有限公司 | 一种氯碱制备设备及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201695093U (zh) * | 2010-05-25 | 2011-01-05 | 山东东岳氟硅材料有限公司 | 一种离子交换膜电解槽用单元槽 |
| CN201999996U (zh) * | 2011-02-25 | 2011-10-05 | 山东东岳高分子材料有限公司 | 一种实验型氯碱离子膜电解槽 |
-
2011
- 2011-02-25 CN CN201110046272.1A patent/CN102134725B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201695093U (zh) * | 2010-05-25 | 2011-01-05 | 山东东岳氟硅材料有限公司 | 一种离子交换膜电解槽用单元槽 |
| CN201999996U (zh) * | 2011-02-25 | 2011-10-05 | 山东东岳高分子材料有限公司 | 一种实验型氯碱离子膜电解槽 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102134725A (zh) | 2011-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102134725B (zh) | 一种实验型氯碱离子膜电解槽 | |
| WO2017193896A1 (zh) | 一种基于三电极体系的双电解槽两步法氯碱电解方法及装置 | |
| JPS59190379A (ja) | 縦型電解槽及びそれを用いる電解方法 | |
| NO791626L (no) | Elektrolysecelle av filterpresstype | |
| CN101849037B (zh) | 复极式氧阴极离子膜电解单元槽 | |
| FI79145C (fi) | Bipolaer elektrolysanordning med gasdiffusionskatod. | |
| CN101492826A (zh) | 一种电化学成对合成苯胺和氯碱的技术方法 | |
| CN201999996U (zh) | 一种实验型氯碱离子膜电解槽 | |
| KR101187435B1 (ko) | 전기분해용 다공성 전극 및 이를 구비하는 전기분해조 | |
| EP3161185B1 (en) | Narrow gap, undivided electrolysis cell | |
| CN111304682A (zh) | 一种氯碱工业用氧阴极离子膜电解槽 | |
| CN209368364U (zh) | 一种氯碱工业用氧阴极离子膜电解槽 | |
| CN113388849B (zh) | 离子膜法盐酸电解方法 | |
| CN210736910U (zh) | 离子膜电解槽 | |
| CN207031566U (zh) | 一种高电密低电耗电解单元槽 | |
| NO791627L (no) | Stroemfordelingsanordning for elektrolyseceller | |
| CN105734608B (zh) | 利用电解槽进行金属锰和氯消毒剂的同步生产工艺 | |
| NO311303B1 (no) | Elektrode, fremgangsmåte for fremstilling og for sammensetning av denne, elektrolysecelle, fremgangsmåte forelektrolysering av en vandig lösning av et alkalimetallklorid samtpar av barri±replater | |
| JPS6327432B2 (zh) | ||
| CN1127583C (zh) | 复极式离子膜单元槽 | |
| JP3212318B2 (ja) | 単極型イオン交換膜電解槽 | |
| JP4582784B2 (ja) | イオン交換膜電解方法 | |
| Paidar et al. | 13 Membrane electrolysis | |
| JPS60211089A (ja) | フインガ−型陽イオン交換膜電解槽 | |
| CN2378400Y (zh) | 复极式离子膜单元槽 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |