Kas ir diafragmas elektrolīze?

Diafragmas elektrolīze attiecas uz diafragmas iestatīšanu starp anodu un katodu, lai atdalītu katoda un anoda produktus. Atdalītājs ir porains caurlaidīgs slānis, kas netraucē jonu migrāciju un strāvas pāreju un liek tiem plūst uz katodu ar noteiktu ātrumu, bet var novērst OH- difūziju uz anodu un novērst mehānisku sajaukšanos starp katoda un anoda izstrādājumi.

Šobrīd rūpniecībā biežāk izmanto vertikālās diafragmas elektrolizatorus. Anods ir izgatavots no grafīta vai metāla, un katods ir izgatavots no dzeloņstieples vai perforētas dzelzs plāksnes. Pēc līdzstrāvas ievadīšanas elektrolīzei daļa hlorīda jonu sālsūdens šķīdumā zaudē elektronus uz anoda, lai radītu hlora gāzi un izplūstu. Atlikušie nātrija joni anoda šķīdumā kopā ar šķīdumu migrē uz katodu un ieplūst katoda elektrolītā, kur ūdeņraža joni iegūst elektronus pie katoda, lai radītu ūdeņradi un izkļūtu no elektrolīzes šūnas katoda kameras. Sakarā ar nepārtrauktu ūdeņraža jonu izplūdi, izdalās ūdeņraža gāze, kas vēl vairāk veicina ūdens jonizāciju. Šķīdumā atlikušie hidroksīda joni un nātrija joni veido sārmainu šķīdumu, kas nepārtraukti tiek izvadīts no elektrolītiskās šūnas kopā ar neelektrolizēto nātrija hlorīda šķīdumu. Svaigs sālījums tiek nepārtraukti papildināts un ražots elektrolizatora anoda nodalījumā.

Tā kā membrānas elektrolīzes tehnoloģija ir plaši izmantota hlora-sārmu rūpniecībā, jaunākais sārmu veidošanas process, jonu apmaiņas membrānas elektrolīzes metode, ir izmantots kā piemērs, lai ilustrētu tās principu. Katjonu apmaiņas membrānu izmanto, lai atdalītu elektrolītiskās šūnas katoda un anoda kameras, veidojot divu kameru elektrolītisko elementu. Piesātināts NaCl šķīdums tiek ievadīts anoda kamerā, un destilēts ūdens tiek ievadīts katoda kamerā. Ārējā līdzstrāvas elektriskā lauka iedarbībā anods ražo hlora gāzi, bet katods – ūdeņraža gāzi. Tā kā katjonu apmaiņas membrānas fiksētā grupa (R-SO-3-) ir negatīvi lādēta, tā piesaista pretējos Na plus jonu lādiņus šķīdumā, un rezultātā cauri tiek izieti tikai Na plus joni. , kamēr Cl- joni tiek atgrūsti, tāpēc Na plus joni Pārejot katoda nodalījumā, tas savienojas ar OH-, veidojot NaOH. Galvenā elektroda reakcija ir:

Anoda nodalījumā:

NaCl==Na plus plus Cl — (1)

2Cl==Cl2 plus 2e (2)

Katoda nodalījumā:

H2O==H plus plus OH — (3)

2H plus plus 2e ==H2 (4)

Na plus plus OH-==NaOH (5)

Iepriekš minētais ir jonu apmaiņas membrānas izmantošanas princips, lai elektrolizētu sālsūdeni, lai iegūtu sārmu.

Elektrodu reakcijas parasti ir reducēšanas reakcijas, kas notiek pie katoda katoda nodalījumā, un oksidācijas reakcijas, piemēram, Cl2 izdalīšanās, notiek pie anoda anoda nodalījumā.