项目三任务二

一、盐水的二次精制任务
三、离子膜法电解盐水 五、除氯酸盐和淡盐水脱氯
二、精制盐水电解理论探究
四、几种离子膜电槽的认识
任务二 二次精制盐水电解理论探究
一、电化学基本理论
电化学是研究电流通过电解质溶液产生化学变化
和通过化学反应产生电能的科学。
前者是在电解槽中，利用电能来产生所要求的
化学变化，从而获得所需要的产品。
4、电解质溶液中的电压降
电压降也服从欧姆定律。为了减少电解质溶液中的电
压损失，应尽量缩短两极之间的距离。但是，在实际生产
中，两极之间的距离不能太短，因为在电解时有大量气泡
充于溶液中，如果极间距过短，则溶液的充气度就会增大，
溶液的电导率也随之下降，这样反而会增加电解质溶液的
电压降。其次，还可适当提高电解质溶液的浓度和温度来
溶液中离子的浓度和溶液温度有关。1900年能斯特进行
了大量的科学研究工作，发现电极电位和溶液中离子的
活度（或浓度）及温度之间，有如下的关系：
注：式中活度项，若是气态物质，则用气体的分压（大
气压）表示。若是固体物质和水，其活度为1。
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（四）电解定律
1、法拉弟第一定律
在电解过程中,电极上所生成的物质的质量和通 过电解质溶液的电量成正比，即与电流强度及通电时 间成正比。
定的，在数值上等于96500库或1F，或26.8A· h。
任务二 二次精制盐水电解理论探究
根据法拉弟第二定律，就可以计算出通过1A·h
电量时，在电极上所析出的物质的质量，该数值就是
该物质的电化当量。
任务二 二次精制盐水电解理论探究
在电解时，根据电解质的电化当量，电流强度，
通电时间和运行电槽数，就可以计算出理论产量。
体的导电称为电子的导电。
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第二类导体 这类导体主要是指电解质（酸、碱及盐 类）溶液和熔融状态的电解质。其导电的原因是由于在
物质内部存在带有正、负电荷的离子，当插入电解质溶
液中的两根电极之间存在电位差时，正离子向阴极移动，
负离子向阳极移动。同时分别在两块极板上放电而发生
吨NaOH可节约电能70度左右。
（2）设法提高电流效率。如果将电流效率提高1%，则
每吨NaOH可Байду номын сангаас约电能30度左右。
（3）适当提高电流密度。槽电压不随电流密度的增加
而成比例增加，但产量却随电流密度增加而成比例上升。
任务二 二次精制盐水电解理论探究
所以,如果已经知道某物质的电化当量，则只要 知道通过电解槽的电流强度和时间，就可以根据上述 关系式计算出电极上该物质的理论产量。从公式中还
可以看出，如果要提高产量，必须要增大电流强度，
或延长电解时间。
2、法拉弟第二定律
当直流电通过电解质溶液时，电极上每析出（
或溶解）１克当量的任何物质，所需要的电量是恒
现代氯碱生产技术
项目三 盐水的二次精制和电解
任务二 二次精制盐水电解理论探究
项目三 盐水的二次精制和电解
【实施方法】 到相关企业参观考察，绘制盐水二次精制工艺流程图； 学习阳离子交换膜性质，理解离子膜法电解盐水的原理； 依据平衡移动原理，制定淡盐水脱氯方案； 根据膜的性能，归纳影响离子膜电解槽的技术经济指标。 【任务】
还原反应。阳离子在阴极上得到电子被还原，阴离子在
阳极上放出电子被氧化。
（三）电极电位
1、电极电位的概念
在电极相界面之间的
双电层的电位差就称为电
极电位。
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各种物质由于失去电子的能力不同，它们的电极电
位也不相同。因此，利用电极电位的高低，可以判断金
属在水溶液中失去电子能力的大小以及氧化剂和还原剂
例：现有电槽100只串联, 电流强度为18000A，求
每日理论上可以生产出多少吨烧碱、氢气和氯气。
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（五）电流效率
在电解过程中，由于在电极上要发生一系列副
反应，溶液中的一些杂质离子也要在电极上放电，
以及电路漏电等因素，电解时的实际产量比理论产
量低。实际产量和理论产量之比，称为电流效率。
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在电解NaCl溶液时，根据氢氧化钠产量计算出
来的电流效率称为阴极电流效率； 根据氯气产量计算出来的电流效率称为阳极 电流效率。
1、阴极电流效率
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例：某氯碱厂电解车间有60只电解槽在运转
，电解槽的电流强度为10000A，一昼夜可以生产
电
任务二 二次精制盐水电解理论探究
1、理论分解电压
理论分解电压是电解质开始分解时所必须的
最低电压。数值上等于阳极析氯电位和阴极析氢
电位之差。
2、过电压
电解时离子的实际放电电位要比理论电位
高，这个差值称为过电位（超电位）。 金属离子在电极上放电的过电位一般不大，
任务二 二次精制盐水电解理论探究
但是如果在电极上发生气体反应，则过电位就比大。 过电位的大小，主要取决于电极材料和电流密度。氢
的相对强弱。
电极电位除与构成电极的材料有关外，还与溶液中
金属离子的浓度、溶液的温度及溶剂的极性有关。
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2、标准氢电极
它是以镀铂黑的铂片为电极，插入氢离子活度a
（H+）=1的溶液中，并被分压为Pθ氢气所饱和的氢电
极。
规定在任何温度下，标准氢电极的电极电位均为零 。
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降低电解质溶液的电压损失。因为电解质溶液的电导率κ
随电解质溶液的温度和浓度的升高而增大。
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5、隔膜（离子膜）电压降 膜电压降的大小与膜的性质、电解液温度、阴阳极液 浓度等有关。 6、接触电压降 在电解槽连接、阳极组装过程中，会有不少不同导体 的连接点或连接面，导体接触和联接的地方均有电阻。当 电流通过这些部位时也会产生电压降，这种电压降称为接
触电压降。与接点的清洁程度及接触的紧密程度有关。不
同材料接触面的允许电流密度不同，如果超过允许范围，
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电流通过时接触面时就要发热，接触电压降就会升高。 为了降低接触电压降，必须保证各连接点和面连接紧 密、接触良好，保证接触面清洁、平整。
在槽电压中，以理论分解电压的数值最大，是构成槽
而后者则是在化学电池里，利用化学反应来产生
电能。
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（一）电的导体及电导
能导电的物体称为导体。按导电方式的不同，导体
可分为两大类。
第一类导体 在金属、石墨等物体中，由于存在着自
由电子，当导体两端有电位差时，自由电子就作定向运
动而导电。导体在导电时不发生任何化学变化，这类导
式中，
表示单位面积上通过的电流强度称为电流密
度，它的单位是A/m2等。
电解质溶液的电导率与溶液的浓度、温度有关。
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氯化钠溶液的电导率随浓度增大而增大，随温度升
高而增大。因此为了降低电解槽的槽电压，应力求在较
浓的溶液和较高的温度下进行电解。
（二）电解池的工作原理（ZnCl2溶液电解）
3、标准电极电位 将某金属放入其盐的溶液中，当溶液中金属离子
的活度为1时，该金属电极与标准氢电极之间的电位差
就称为该金属的标准电极电位。例如测定Zn2+/Zn标准
电极电位 。
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4、电极电位计算式——能斯特（Nemst）方程式 电极电位的大小除取决于电极物质的性质外，还与
能力，称为电导，用G表示。
同样，也常用电阻率ρ的倒数来表示电解质溶液的
导电能力，
式中，κ称为电导率，其单位为（Ω-1· -1）。κ越大 cm
则导电能力越强，反之，导电能力就越弱。电解质溶
液的电阻计算公式：
任务二 二次精制盐水电解理论探究
在第二类导体中，电流强度、电压、电阻三者之间
的关系也遵守欧姆定律。
氯低，但电解时在阳极上获得的却是氯气而不是氧气。
而在钌钛金属阳极上氯和氧的过电位相差不大，所以
在放氯气的同时也有少量氧气放出。
3、第一类导体中的电压降 电压降服从：U=IR，因此，要降低第一类导体的 电压降，可以选用电阻率低的材料做导体。并且控制 导体温度不能过高。
任务二 二次精制盐水电解理论探究
解碱液164.2m3，电解液中NaOH的浓度为
125g/L，
试计算阴极电流效率。
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2、阳极电流效率
（六）槽电压 电解时电解槽的实际分解电压（或称为操作电压） 叫做槽电压。 槽电压由以下几部分组成：理论分解电压，过电
压，第一类导体的电压降，电解质溶液的电压降，隔膜
（离子膜）电压降，接触电压降。
电压的主要部分，其次是电解质溶液和膜电压降。
工业上常用理论分解电压和实际分解电压之比称为电
压效率。
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（七）电能消耗 电解是用电能来进行化学反应而获得产品的过程。
因此，产品消耗电能的多少，是生产中的一个重要指标。
例：计算生产1000KgNaOH，理论上需要消耗电能 多少度？（已知NaOH的理论分解电压为2.3V)
氧化还原反应。这类导体的导电称为离子的导电。
第三类导体 即电极。与电源正极相连的电极是阳极，
与电源负极相连的电极称阴极。
任务二 二次精制盐水电解理论探究
电流通过任何导体都会遇到一定阻力，在第一类导体
中通常称为电阻，用R 表示。欧姆定律指出。通过导体
的电流与导体两端的电压成正比，与这段导体的电阻成