CN2459329Y - 阴离子膜电解槽 - Google Patents

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郑智慧
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Shenzhen Kelein Lantian Technology Co., Ltd.
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Abstract

一种电解硫酸钠、硫酸氢钠用的阴离子膜电解槽,该电解槽包括阴极室1、阳极室2、阴极3及阳极4,其特征在于,阴极室和阳极室之间通过阴离子交换膜5隔开,且在阴极室设有液体入口11及液体出口12;在阳极室设有阳极液体入口21及阳极液体出口22;阴极室和阳极室还设有气体出口13、23。本实用新型既能产出满足脱硫工艺要求的氢氧化钠,又可获得较高浓度的硫酸,且节能降耗效果明显。

Description

阴离子膜电解槽
本实用新型涉及一种电解槽，更具体地说是涉及一种电解硫酸钠、硫酸氢钠用的阴离子膜电解槽。
在造纸、化工、冶金、烟气脱硫环保等行业中，有大量的主要含有硫酸钠和硫酸氢钠的溶液排出，这些废液如果不加以综合回收利用，不但白白地浪费了可再生资源，而且污染了环境。因此，国内外积极地展开了电解回收硫酸钠和硫酸氢钠的研究，也取得了很大地进展。目前，电解硫酸钠、硫酸氢钠用的电解槽，多为隔膜型、阳离子交换膜型、双极膜型、双膜三室型的电解槽等等，但这些型式的电解槽的目标均在制取氢氧化钠，因此，对电解得到的氢氧化钠溶液的浓度、纯度希望越高越好。但是，在某些特定的场合，如烟气脱硫的场合，对氢氧化钠的浓度和纯度要求并不高，电解后的氢氧化钠溶液中含有大量的其他成分也无太大的影响，因为氢氧化钠溶液是作为脱硫剂循环使用；相反地，阳极产物中的硫酸则希望浓度和纯度越高越好。在这种特定场合中，采用现在常用的电解槽型，显然不很适宜，存在着或者投资及运行费用太高，或者前处理和后处理工艺复杂，或者技术及材料的工业化成熟程度低等缺点。
本实用新型的目的在于提供一种既能产出满足脱硫工艺要求的氢氧化钠，又可获得较高浓度的硫酸，且节能降耗效果明显的阴离子膜电解槽。
为达到上述目的，本实用新型提供一种阴离子膜电解槽，该电解槽包括阴极室1、阳极室2、阴极3及阳极4，其特征在于，阴极室和阳极室之间通过阴离子交换膜5隔开，且在阴极室设有用于导入硫酸钠溶液的液体入口11及用于导出硫酸钠和氢氧化钠混合溶液的液体出口12；在阳极室设有用于导入水或稀硫酸的阳极液体入口21及用于导出浓硫酸溶液的阳极液体出口22；阴极室和阳极室还设有气体出口13、23。
所述阴离子交换膜是能在电解液温度为55～90℃、阴极电解液中NaOH浓度为1％～3％、阳极电解液中硫酸浓度为5％～10％的工况下长期稳定运行的均相膜。
所述电解槽的阴极3为耐碱腐蚀的低析氢过电位活性网状阴极。
电解槽的阳极4采用耐硫酸的不溶性低析氧过电位的金属网状阳极。
本实用新型和现有电解硫酸钠、硫酸氢钠的电解槽相比，特别适宜于电解硫酸钠再生低浓度、低纯度氢氧化钠的场合。经该电解槽电解产出的氢氧化钠完全可以满足脱硫工艺对脱硫剂的要求，而且阴离子膜及阴、阳极的结构设计使得该电解槽能明显降低能耗，节约成本。
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型结构示意图。
实施例1
参见图1，本实用新型的阴离子膜电解槽与阳离子膜电解槽的相同之处是它也设有阴极室1、阳极室2、阴极3及阳极4，其要点是阴极室和阳极室之间通过阴离子交换膜5隔开，由于阴离子交换膜的工作环境在电解液温度在55～90℃、阴极电解液中NaOH浓度为1％～3％、阳极电解液中硫酸浓度在5％～10％的工况下，因此采用在此工况下能长期稳定运行的AMI-7001型均相膜。该阴离子膜应有较好的允许硫酸根离子通过、同时又有较好的阻挡氢离子通过的特性。该阴离子膜还应具有较低的膜电压降。以及具有较好的机械强度等。阳极室2和阴极室1之间的液体和气体相互隔开，不能有穿漏渗等。为降低槽压，减少能耗，阳极4和阴极3应紧贴阴离子交换膜5，使得电解槽的电极极距应尽可能的小，形成零极距结构。在电解槽阴极室设有液体入口11和液体出口12，分别用于导入硫酸钠溶液用于导出硫酸钠和氢氧化钠混合溶液；在阳极室设有阳极液体入口21和阳极液体出口22，分别用于导入水或稀硫酸及用于导出浓硫酸溶液。阴极室和阳极室还设有气体出口13、23。
为降低电解的能耗，电解槽的阴极采用耐碱腐蚀的低析氢过电位活性阴极，在阴极电解液温度为80℃、电流密度为1500A/m2的条件下，活性阴极的过电位应小于450mV。
为降低电解的能耗，电解槽的阳极采用耐硫酸的不溶性低析氧过电位的析氧金属阳极，在阳极电解液温度为80℃、电流密度为1500A/m2的条件下，阳极的析氧过电位应小于400mV。
本电解槽在电流密度为1500A/m2、槽温为90℃的情况下，槽电压低于3.4V，制碱能耗小于2600度电/吨碱。
本实用新型的工作过程如图1所示，阳极室液体导入口21导入85℃、1％的硫酸溶液，阴极室液体导入口11导入85℃、25％的硫酸钠溶液。控制液体流量长时间电解一段时间，达到稳定状态后，阴极室液体出口12导出溶液中含1％的NaOH溶液，阳极室液体出口22导出5％的硫酸溶液。
实施例2
采用电解氯碱用的日本AZEC-M3电解槽。将阳极更换为采用在硫酸环境下不溶性低析氧过电位的析氧金属阳极(结构及尺寸不变，仅改变阳极涂层相应的耐硫酸的低析氧过电位涂层)，将阳离子交换膜更换为AHA型或AMI-7001型阴离子交换膜。其余结构基本不变。
阳极入口导入80℃、1％的硫酸溶液，阴极入口导入80℃、25％的硫酸钠溶液，或经曝气后含约25％硫酸钠的脱硫废水，控制液体流量，使阳极出口溶液的硫酸浓度在5％至10％之间，阴极出口的氢氧化钠溶液浓度为1％。槽内温度控制在80～90℃之间。

Claims (4)

1、一种电解硫酸钠及硫酸氢钠用的阴离子膜电解槽，包括阴极室(1)、阳极室(2)、阴极(3)及阳极(4)，其特征在于，阴极室和阳极室之间通过阴离子交换膜(5)隔开，且在阴极室设有用于导入硫酸钠溶液的液体入口(11)及用于导出硫酸钠和氢氧化钠混合溶液的液体出口(12)；在阳极室设有用于导入水或稀硫酸的阳极液体入口(21)及用于导出浓硫酸溶液的阳极液体出口(22)；阴极室和阳极室还设有气体出口(13)、(23)。
2、根据权利要求1所述的阴离子膜电解槽，其特征在于，所述阴离子交换膜是能在电解液温度为55～90℃、阴极电解液中NaOH浓度为1％～3％、阳极电解液中硫酸浓度为5％～10％的工况下长期稳定运行的均相膜。
3、根据权利要求1所述的阴离子膜电解槽，其特征在于，所述电解槽的阴极(3)为耐碱腐蚀的低析氢过电位活性网状阴极。
4、根据权利要求1所述的阴离子膜电解槽，其特征在于，电解槽的阳极(4)采用耐硫酸的不溶性低析氧过电位的金属网状阳极。
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