概述

主要由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成，每臺電解槽由若干個單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。電解槽的陽極用金屬鈦網(wǎng)制成，為了延長電極使用壽命和提高電解效率，鈦陽極網(wǎng)上涂有鈦、釕等氧化物涂層；陰極由碳鋼網(wǎng)制成，上面涂有鎳涂層；陽離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽極室。陽離子交換膜有一種特殊的性質(zhì)，即它只允許陽離子通過，而阻止陰離子和氣體通過，也就是說只允許Na+通過，而Cl-、OH-和氣體則不能通過。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。

電解槽分類

一、隔膜電解槽

隔膜電解槽的圖解原理如圖一所示，電解時，氯氣照方程式(2)在陽極發(fā)生，工業(yè)生產(chǎn)上的陽極是釕基或鉑/銥基涂刷在鈦板上制成的，稱為金屬陽極．在陽極產(chǎn)生的氯氣首先溶解在電解液中直至飽和，后呈氣泡放出．由于氯的溶解度是溫變的函數(shù)，所以電解一般在較高的溫度(95～100℃)下進(jìn)行，以減少氯的溶解度，并增加溶液的電導(dǎo)．伴隨著氯氣的產(chǎn)生，在陽極可能發(fā)生兩個副反應(yīng)，一是在陽極上H2O放電而產(chǎn)生O2，如方程式(4)所示，另一是OCl-離子的電化學(xué)氧化而生成氯酸鹽，如方程式(5)所示．

2H2O→O2+4H++4e-(4)

上列反應(yīng)中，O2的析出是跟“陰極材料”和介質(zhì)的pH有關(guān)

如果采用石墨作陽極，由于產(chǎn)生了C→CO2的反應(yīng)，而導(dǎo)致陽極材料的消耗

C+2H2O→CO2+2H2

電解質(zhì)通過隔膜，從陽極區(qū)滲入陰極區(qū)，通常采用石棉或氟高聚物改性石棉為隔膜，采用真空吸附的方法沉積在多孔的陰極上(編網(wǎng)或多孔鋼板)．在陰極區(qū)，水分子放電產(chǎn)生H2和NaOH，其中NaOH部分地回遷移至陽極區(qū)，跟溶解在里面的氯起反應(yīng)而產(chǎn)生氯酸鹽．如方程式(7)(8)和(9)所示．

Cl2+OH-→HOCl+Cl-(7)

HOCl+OH-H2O+OCl-(8)

2HOCl+OCl-→ClO3-+2H++2Cl-(9)

上列副反應(yīng)產(chǎn)生影響電解的電流效率．陰極流出液中一般會有12％NaOH和15%NaCl．

此類現(xiàn)已逐漸被淘汰

二、離子交換膜電解槽

離子交換膜電解槽的圖解示意圖如圖二所示．這類型的電解槽通常采用離子交換膜作為隔膜．其中一種常用的離子交換膜叫做“Naflon”，系全氟碳共聚物，由美國杜邦公司制造．

電解用的純鹽水是采用離子交換的方法制備的，其中所含的Ca2+和Mg2+少于0.1ppm，該鹽水送入陽極室，無離子水送入陰極室，陽極區(qū)的Na+被離子交換膜交換到陰極區(qū)，跟陰極區(qū)的OH-形成NaOH，交換膜能阻止Cl2的遷移，因而可能生成高純度的NaOH，其濃度達(dá)50%以上，從而免去燒堿的蒸發(fā)工段．

三、汞電解槽

隔膜電解槽和離子交換膜電解槽中，其陽極液和陰極液的分離分別地采用隔膜或離子交換膜，而汞電解槽無隔膜．其圖解示意圖如圖三所示：陰極本身可以達(dá)到分離的目的．Cl2在陽極產(chǎn)生，而Na+在陰極放電形成鈉汞齊，經(jīng)第二電槽與水反應(yīng)生成H2和Hg

2NaHg+2H2O→2NaOH+H2+Hg

所產(chǎn)生的汞經(jīng)回收循環(huán)使用．由于汞嚴(yán)重地污染環(huán)境，此類電解槽已被逐漸淘汰．