如何工業化獲得鹼

1. 氯鹼工業的制鹼方法

離子交換膜法制燒鹼
世界上比較先進的電解制鹼技術是離子交換膜法。這一技術在20世紀50年代開始研究，80年代開始工業化生產。
離子交換膜電解槽主要由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導電銅棒等組成，每台電解槽由若干個單元槽串聯或並聯組成。右圖表示的是一個單元槽的示意圖。電解槽的陽極用金屬鈦網製成，為了延長電極使用壽命和提高電解效率，鈦陽極網上塗有鈦、釕等氧化物塗層；陰極由碳鋼網製成，上面塗有鎳塗層；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，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生的H2和陽極產生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒鹼的質量。下圖是一台離子交換膜電解槽（包括16個單元槽）。
精製的飽和食鹽水進入陽極室；純水（加入一定量的NaOH溶液）加入陰極室。通電時，H2O在陰極表面放電生成H2，Na+穿過離子膜由陽極室進入陰極室，導出的陰極液中含有NaOH；Cl-則在陽極表面放電生成Cl2。電解後的淡鹽水從陽極導出，可重新用於配製食鹽水。
離子交換膜法電解制鹼的主要生產流程可以簡單表示如下圖所示：
電解法制鹼的主要原料是飽和食鹽水，由於粗鹽水中含有泥沙，
精製食鹽水時經常進行以下措施
（1）過濾海水
（2）加入過量氫氧化鈉，去除鈣、鎂離子，過濾
Ca(2+)+2OH(-)=Ca(OH)2（微溶）
① Mg(2+)+2OH(-)=Mg(OH)2↓
② Mg(HCO3)2+2OH(-)=MgCO3+2H2O
MgCO3+2H2O=Mg(OH)2+H2O+CO2
（3）加入過量氯化鋇，去除硫酸根離子，過濾
Ba(2+)+SO4(2-)=BaSO4↓
（4）加入過量碳酸鈉，去除鈣離子、過量鋇離子，過濾
Ca(2+)+CO3(2-)=CaCO3↓
Ba(2+)+CO3(2-)=BaCO3↓
（5）加入適量鹽酸，去除過量碳酸根離子
2H(+)+CO3(2-)=CO2↑+H2O
（6）加熱驅除二氧化碳
（7）送入離子交換塔，進一步去除鈣、鎂離子
（8）電解
2NaCl+2H2O=(通電)H2↑+Cl2↑+2NaOH
離子交換膜法制鹼技術，具有設備佔地面積小、能連續生產、生產能力大、產品質量高、能適應電流波動、能耗低、污染小等優點，是氯鹼工業發展的方向。

2. 工業制燒鹼化學方程式

工業制燒鹼化學方程式：

2NaCl+2H₂O==電解==2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

正極產生氯氣，負極產生氫氣，所得溶液為NaOH溶液。

隔膜電解法將原鹽化鹽後加入純鹼、燒鹼、氯化鋇精製劑除去鈣、鎂、硫酸根離子等雜質，再於澄清槽中加入聚丙烯酸鈉或苛化麩皮以加速沉澱，砂濾後加入鹽酸中和。

鹽水經預熱後送去電解，電解液經預熱、蒸發、分鹽、冷卻，製得液體燒鹼，進一步熬濃即得固體燒鹼成品。

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離子交換膜法將原鹽化鹽後按傳統的辦法進行鹽水精製，把一次精鹽水經微孔燒結碳素管式過濾器進行過濾後，再經螫合離子交換樹脂塔進行二次精製，使鹽水中鈣、鎂含量降到0.002%以下。

將二次精製鹽水電解，於陽極室生成氯氣，陽極室鹽水中的Na⁺通過離子膜進入陰極室與陰極室的OH⁻生成氫氧化鈉，H⁺直接在陰極上放電生成氫氣。電解過程中向陽極室加入適量的高純度鹽酸以中和返遷的OH⁻，陰極室中應加入所需純水。

3. 氯鹼工業制鹼方法

氯鹼工業中，最先進的制鹼技術是離子交換膜法制鹼法。這種方法在20世紀50年代開始研發，80年代進入工業化生產階段。

這種電解槽的核心組成部分包括陽極（由鈦網製成，表面塗有鈦和釕氧化物以延長電極壽命和提高效率）、陰極（碳鋼網，塗鎳塗層）、離子交換膜（將電解槽分為陰極室和陽極室，只允許陽離子Na+通過）、電解槽框和導電銅棒等。一個單元槽的示意圖展示了其結構。

電解過程中，精製的飽和食鹽水進入陽極室，純水（加有適量NaOH）進入陰極室。陽極上，氯離子Cl-放電生成氯氣；陰極則生成氫氣和氫氧化鈉。陽極產生的淡鹽水則可再利用。離子交換膜的作用至關重要，它保證了電解過程的安全性和產品質量。

離子交換膜法制鹼的流程包括原料預處理，如通過過濾、加入鹼性物質去除粗鹽水中的鈣、鎂離子和硫酸根離子，以及過量的鋇離子和碳酸根離子。隨後，食鹽水經過電解，生成氫氣、氯氣和燒鹼。這種方法具有設備緊湊、連續生產、高產、產品質量優良、能適應電流變化、能耗低和環境污染小等優點，被認為是氯鹼工業未來發展的重要方向。

工業上用電解飽和NaCl溶液的方法來製取NaOH、Cl2和H2，並以它們為原料生產一系列化工產品，稱為氯鹼工業。氯鹼工業是最基本的化學工業之一，它的產品除應用於化學工業本身外，還廣泛應用於輕工業、紡織工業、冶金工業、石油化學工業以及公用事業。