CN1369576A - 反式双膜三室电解槽 - Google Patents
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Abstract
一种反式双膜三室电解槽,电解槽由阳极室1、阴极室2和中间室3构成,阳极室1和中间室3由阳离子交换膜4隔开,阴极室2和中间室3由阴离子交换膜5隔开;电解的阴极板6置于阴极室2内,电解的阳极板7置于阳极室1内。整个电解过程不产生固体废弃物,没有二次污染,副产品为高纯的O2、H2、SO2气体,可以加工成多种下游产品,市场需求量大,商业价值高。
Description
本发明涉及一种电解亚硫酸钠和/或亚硫酸氢钠的电解槽，特别涉及一种两膜三室电解槽。
1999年8月的《氯碱工业》杂志发表的杜海燕所著的“电解硫酸钠的电解槽”一文公开了一种两膜三室电解槽，“即采用阴离子膜及阳离子膜将电解槽分隔成阳极室、中间室及阴极室”，“阳极室输入水或稀硫酸，阴极室输入水或稀氢氧化钠溶液，中心室外输入硫酸钠溶液。经过一定时间的电解，发生相应的电极反应，阳极室可得到浓硫酸溶液及氧气，阴极室可得到浓氢氧化钠溶液及氢气，中心室则可得到稀硫酸钠溶液。”
本发明的目的是提供一种反式双膜三室电解槽，除阳极室产生浓硫酸溶液、氧气及阴极室产生浓氢氧化钠溶液、氢气以外，中间室可产生二氧化硫气体。
为了达到上述的目的，本发明的技术方案如下：
一种反式双膜三室电解槽，电解槽由阳极室1、阴极室2和中间室3构成，阳极室1和中间室3由阳离子交换膜4隔开，阴极室2和中间室3由阴离子交换膜5隔开；电解的阴极板6置于阴极室2内，电解的阳极板7置于阳极室1内。
由于采用上述的方法及装置，整个电解过程不产生固体废弃物，没有二次污染，副产品为高纯的O2、H2、SO2气体，可以加工成多种下游产品，市场需求量大，商业价值高。
图1为本发明的结构示意图。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：
反式双膜三室电解槽由阳极室1、阴极室2和中间室3三室组成；阴极室2和中间室3之间由阴离子交换膜5隔开，中间室3和阳极室1之间由阳离子交换膜4隔开；电解的阴极板6置于阴极室2内，电解的阳极板7置于阳极室1内；阴极室2、中间室3、阳极室1分别有液体入口、液体出口、气体出口；电解槽工作时，阴极室2、中间室3、阳极室1分别有一定的气液分离空间，以确保气体的逸出和气液分离；或者，阴极室2、中间室3、阳极室1中任何一室的气液分离空间可以外置于电解槽外，电解槽的室内全部是液体空间，采用外置式气包实现气液分离，液体则采用自然循环或强制循环的方法实现循环，此时，液体出口和气体出口可以合而为一，该设置方法较适合于中间室的设置。
亚硫酸钠和/或亚硫酸氢钠溶液导入电解槽的阴极室，经电解后阴极室的出口溶液含NaOH和/或Na2SO3为主要成分。阴极室发生以下电解反应：
NaHSO3+NaOH＝Na2SO3+H2O
同时，部分SO3 2-和/或HSO3 -和/或OH-离子在电场的作用下迁移至中间室。
电解槽阳极室导入稀硫酸，经过电解后部分水分消耗，因此，需向阳极室补充水分，或从液体导出口引出浓硫酸，经补充水分后再导回电解槽中。由于电解槽的阳极室溶液***形成闭路循环，电解槽长期运作后将会造成部分杂质离子渗透过离子膜而积聚浓缩，因此，需定期或连续分流导出，进行处理，以保证阳极室溶液成分的相对稳定。阳极室发生以下电解反应：
同时，溶液中的H+离子在电场的作用下迁移到中间室。
为了保证阳极室溶液的导电性能，降低能耗，可以在阳极室的导入液体中添加适量的中性导电介质如5％的稀硫酸等。
阳极室的出口液体在添加适量水后可以泵回阳极室液体入口，组成闭路循环。
在电解槽中间室中，从阳极室迁移来的H+无法通过阴离子交换膜，滞留在中间室中；从阴极室迁移来的SO3 2-无法通过阳离子交换膜，滞留在中间室中。H+和SO3 2-的浓度越集越高，生成H2SO3，由于H2SO3在水中的溶解度低而逸出SO2。反应式如下：
由于中间室的H2O越集越多，需要部分导出另行处理。
为了保证中间室溶液的导电性能，降低能耗，可以在中间室的导入液体中添加适量的中性导电介质如1％稀硫酸、或稀硫酸钠溶液等。
可以采用对中间室溶液加热的方法协助SO2的逸出。产出的SO2的百分含量很高，简单处理后即可后加工成液体SO2或108％的发烟硫酸。SO2的后处理工艺不包括在本发明的范围。
中间室的气液混合物可以采用外置式的气液分离装置如汽包等进行气液分离，此时，液体可以采用自然循环或强制循环的方法输回中间室。
由于电解槽的中间室溶液***形成闭路循环，电解槽长期运作后将会造成部分杂质如SO4 2-等渗透过离子膜而积聚浓缩，因此，需定期或连续分流导出，进行处理。
由于阳极室和阴极室的电解过程是放热反应，为保持电解槽的理想电解工况，需对电解槽内阳极室、中间室、阴极室的液体进行温度控制，如用控制液体流量方法并在外部循环过程中进行冷却的方法，将阴极液、中间液、阳极液的槽内温度控制在80-85℃之间
Claims (1)
1、一种反式双膜三室电解槽，电解槽由阳极室(1)、阴极室(2)和中间室(3)构成，电解的阴极板(6)置于阴极室(2)内，电解的阳极板(7)置于阳极室(1)内，其特征在于：阳极室(1)和中间室(3)由阳离子交换膜(4)隔开，阴极室(2)和中间室(3)由阴离子交换膜(5)隔开。
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