如何工业化获得碱

1. 氯碱工业的制碱方法

离子交换膜法制烧碱
世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。这一技术在20世纪50年代开始研究，80年代开始工业化生产。
离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。右图表示的是一个单元槽的示意图。电解槽的阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许Na+通过，而Cl-、OH-和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。下图是一台离子交换膜电解槽（包括16个单元槽）。
精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水（加入一定量的NaOH溶液）加入阴极室。通电时，H2O在阴极表面放电生成H2，Na+穿过离子膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含有NaOH；Cl-则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水从阳极导出，可重新用于配制食盐水。
离子交换膜法电解制碱的主要生产流程可以简单表示如下图所示：
电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有泥沙，
精制食盐水时经常进行以下措施
（1）过滤海水
（2）加入过量氢氧化钠，去除钙、镁离子，过滤
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）加入过量氯化钡，去除硫酸根离子，过滤
Ba(2+)+SO4(2-)=BaSO4↓
（4）加入过量碳酸钠，去除钙离子、过量钡离子，过滤
Ca(2+)+CO3(2-)=CaCO3↓
Ba(2+)+CO3(2-)=BaCO3↓
（5）加入适量盐酸，去除过量碳酸根离子
2H(+)+CO3(2-)=CO2↑+H2O
（6）加热驱除二氧化碳
（7）送入离子交换塔，进一步去除钙、镁离子
（8）电解
2NaCl+2H2O=(通电)H2↑+Cl2↑+2NaOH
离子交换膜法制碱技术，具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点，是氯碱工业发展的方向。

2. 工业制烧碱化学方程式

工业制烧碱化学方程式：

2NaCl+2H₂O==电解==2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

正极产生氯气，负极产生氢气，所得溶液为NaOH溶液。

隔膜电解法将原盐化盐后加入纯碱、烧碱、氯化钡精制剂除去钙、镁、硫酸根离子等杂质，再于澄清槽中加入聚丙烯酸钠或苛化麸皮以加速沉淀，砂滤后加入盐酸中和。

盐水经预热后送去电解，电解液经预热、蒸发、分盐、冷却，制得液体烧碱，进一步熬浓即得固体烧碱成品。

(2)如何工业化获得碱扩展阅读：

离子交换膜法将原盐化盐后按传统的办法进行盐水精制，把一次精盐水经微孔烧结碳素管式过滤器进行过滤后，再经螫合离子交换树脂塔进行二次精制，使盐水中钙、镁含量降到0.002%以下。

将二次精制盐水电解，于阳极室生成氯气，阳极室盐水中的Na⁺通过离子膜进入阴极室与阴极室的OH⁻生成氢氧化钠，H⁺直接在阴极上放电生成氢气。电解过程中向阳极室加入适量的高纯度盐酸以中和返迁的OH⁻，阴极室中应加入所需纯水。

3. 氯碱工业制碱方法

氯碱工业中，最先进的制碱技术是离子交换膜法制碱法。这种方法在20世纪50年代开始研发，80年代进入工业化生产阶段。

这种电解槽的核心组成部分包括阳极（由钛网制成，表面涂有钛和钌氧化物以延长电极寿命和提高效率）、阴极（碳钢网，涂镍涂层）、离子交换膜（将电解槽分为阴极室和阳极室，只允许阳离子Na+通过）、电解槽框和导电铜棒等。一个单元槽的示意图展示了其结构。

电解过程中，精制的饱和食盐水进入阳极室，纯水（加有适量NaOH）进入阴极室。阳极上，氯离子Cl-放电生成氯气；阴极则生成氢气和氢氧化钠。阳极产生的淡盐水则可再利用。离子交换膜的作用至关重要，它保证了电解过程的安全性和产品质量。

离子交换膜法制碱的流程包括原料预处理，如通过过滤、加入碱性物质去除粗盐水中的钙、镁离子和硫酸根离子，以及过量的钡离子和碳酸根离子。随后，食盐水经过电解，生成氢气、氯气和烧碱。这种方法具有设备紧凑、连续生产、高产、产品质量优良、能适应电流变化、能耗低和环境污染小等优点，被认为是氯碱工业未来发展的重要方向。

工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。