電解液的選擇

2015-09-082865人瀏覽

電解不同的電解質溶液往往會有不同的電解產物。我們在選擇電解液時,首先要考慮到電解時能夠產生純凈的氫氣,此外還必須考慮到電解質的導電率,穩定性,經濟性,超電壓影響以及設備的腐蝕性等。

各種電解液具有不同的導電率。在強電解質中,由于鹽類導電率比酸,堿的導電率都要小,所以一般不用鹽類作為電解液。而酸類如硫酸,它的導電率比較高,穩定性比較好,在空氣中不變質,其價格也便宜,同時,氣體析出,分離比較容易,且析出的氧氣氣泡大,上升分離快。但是,如果把硫酸作為電解液,那硫酸對電解槽會產生強烈的腐蝕;鹽酸,硝酸也是如此。因此,在工業上不宜采用酸類作電解質。

鹽液的導電率比較高,而且鐵和鍍鎳的電極在堿溶液中,表面都發生鈍化面比較穩定。鐵在NaOH溶液中腐蝕的情況見表2—1.


表2—1 鐵在NaOH溶液中的腐蝕


NaOH含量(g/l)
試驗時間(h)

重量損失(g)

0
22
0.0653
10
22
0.0000
100
22
0.0002

因此,目前生產中一般采用堿液作為電解液。常用的堿液有氣氫氧化鈉和氫氧化鉀兩種。

氫氧化鈉(NaOH)

氫氧化鈉俗名燒堿,由食用鹽溶液電解而得,是最重要而常用的強堿。常溫下氫氧化鈉是無色的固體,它很容易吸水而潮解,也很容易吸收空氣中的二氧化碳,而變成白色粉末狀的碳酸鈉;

2NaOH +CO2=Na2CO2+H20

所以氫氧化鈉應該保存在密閉的容器中,避免與空氣接觸。

氫氧化鈉在水中的溶解度很大,當溫度是20度時每100g水能溶解51.5g,溶解時并放出大量的熱。其水溶液有滑膩的感覺并有很強的腐蝕性,皮膚,織物,紙張各另一些物質都會被它腐蝕。因此,氫氧化鈉又叫苛性鈉。

氫氧化鉀

氫氧化鉀也是很重要而常用的堿。它的工業制法,性質和用途都與氫氧化鉀相似。因為天然的鉀鹽較少,所以氫氧化鉀的價格比氫氧化鈉高。我國的青海湖擁有極豐富的鉀鹽。

氫氧化鉀的導電性比氫氧化鈉好,雖然它的價格貴,一次性投資大,但從節能和總體效益來看,使用氫氧化鉀比使用氫氧化鈉經濟,設備腐蝕加重問題也不明顯,而且腐蝕是另一類性質的問題,可以徹底解決。所以,現在普遍用氫氧化鉀作電解液。

為了保證電解槽的正常運行,降低電能消耗和延長檢修周期,電解液應保持一定的純度。固堿應使用化學純及以上,氫氧化鈉的含量不應低于95%,氫氧化鉀的含量不應低于85%。電解液的雜質含量應限制在:

碳酸鹽ㄑ100mg/L

鐵離子ㄑ3mg/L

氯離子ㄑ800mg/L

如果在電解液中存在大量的碳酸鹽,那會降低溶液中的氫氧根離子濃度,影響導電率;此外碳酸鹽容易從堿液中結晶析出,堵塞氣,液道。在堿性溶液中,鐵離子很容易生成氫氧化物沉淀;此外鐵離子在直流電的作用下也能夠沉積到陰極表面變成鐵粉,把活化層復蓋住,影響電極反應,嚴重時還可能造成極間短路,影響離子滲透,降低隔膜布的使用壽命。當氯離子達到一定濃度時,在直流電的作用下,它也可能到陽極上放電產生氯氣。



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