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离子膜膜孔大小

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发表于 2014-11-22 19:18:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
看了版块内一个讨论,“电解槽低电流运行时,阳极氯气中含氢增加”是因为膜孔变大,氢氧根过来较多吗?如果是那么低电流运行时电槽温度较低,膜收缩,膜收缩会导致膜孔变小,这样认为不是相会冲突吗?还是温度低电阻大,副反应多所致?还有一个问题,旭化成膜孔有多大?无数据,请指教。欢迎各位积极参加氯碱版块讨论!


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发表于 2014-11-22 21:19:00 | 显示全部楼层
首先,任何物质都是由分子原子这些基本物质构成的,分子原子间本来就有间隙的,我们讲物理通道,应该是指物质通过膜的方式是否是为物理通过。例如,纳滤膜,微滤膜等都是在外界压力下,离子和水的通过都是从膜内间隙通道而实现的的。而离子膜不同,实际阳离子在通过离子膜时,是阳离子与带负电荷的璜酸基团和羧酸基团结合,生成不稳定的璜酸盐和羧酸盐,在电场力的作用下又分离,并与下一个临近的基团结合....如此循环,直至通过离子膜。其方式有些类似电子通过半导体的空穴的原理。
由此可见,对于阳离子来说,离子膜中是不存在可供其通过物理通道的,否则就是隔膜了。假如阳离子是通过物理通道通过离子膜,那么在压力条件下,钠离子就能如通过纳滤膜一般通过离子膜了,大家有条件可以测试一下。如果没有,那麽就说明离子膜中,阳离子通过的机理是与物理通过完全不同的。
还有一个证明,假如是阳离子是物理通过离子膜,那么钙镁对膜的损害应该是一样的。然而,实际是镁是损害璜酸层,提高膜电阻(槽电压升高);而钙的作用是破坏羧酸层,电流效率下降,而槽电压降低了。
看到你这个贴我想起了我在2008年发过的一个帖子,这是hanx老师以前我帖子上讲解的,很长时间没有见到他了!
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发表于 2014-11-22 21:11:55 | 显示全部楼层
我前面讲了,物质是由分子原子构成,没有空隙是不可能的。我指“没有物理通道的”的意思,是指“钠离子等阳离子,通过离子膜,不是走物理通道”的, (比如大家过栅栏的缝,瘦子通过了,胖子过不去翻过去的,不能说胖子也是通过栅栏缝钻过去的啊)。为此给大家带来困扰,特此道歉。
离子膜本身就是亲水的,而且在干燥和湿润状况下,能有5%左右的膨胀。在目前电解槽正常操作状况下,水的迁移量,杜邦膜是Na:H2O=1:3.6 (mol比),日本膜大约是1:3.8 (前面一直打错,特此更正,谢谢指出错误的同学!)。其实这个是压力,电场力,浓度,温度以及离子膜特性共同作用的结果。
我们知道,阴极压力大于阳极,水在压力状况下应该是从阴极到阳极。但是由于电场力作用,膜两边溶液的渗透压差,以及阳离子迁移向阴极移动,促使水随之移动(离子在水中电离,也就是离子周围包围一定数量的水分子),所有这些因素与温度、压力共同作用,结果是水从阳极到阴极的力更大些。这应该是个动力学上的平衡的结果。我这里有杜邦膜的资料(不知如何上传),一定温度下在不同的盐浓度下或不同的碱浓度下,与离子膜过水量之间的关系。总的说来是浓度越大,过水量越小。所以可以知道,离子膜的过水量不是固定不变的, 我想大家在实际生产中肯定遇到过一些生产条件的改变而阴极加水量增加或减少的情况的。
至于nanren2兄弟提到的“通道”问题,其实我想应该来源于以前杜邦一个资料中(阐述新膜开车的),对“Channel”一词的翻译。我认为如果翻译成“路线”,也许更准确。新膜中,功能基团刚开始是随机的,杂乱无章的,开车后,在电场力作用下,随着功能基团传递阳离子的过程,排列会逐渐规律,形成相对固定的传递“路线”,或者说“通道”了。
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发表于 2014-11-23 23:10:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 nanren2 于 2014-11-22 21:17 编辑
其实我还想在那个贴在中再请教一下hanx老师,从你这个角度出发,离子膜中的牺牲芯材是什么作用哪?希望大家讨论,特别是hanx老师看到再指点一下小弟!谢谢了!hanx老师能否给大家一个联系方式?
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 楼主| 发表于 2014-11-22 21:12:37 | 显示全部楼层

nanren2 发表于 2014-11-22 21:12

                                
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我前面讲了,物质是由分子原子构成,没有空隙是不可能的。我指“没有物理通道的”的意思,是指“钠离子等阳 ...

受益了,但在电流密度较低的情况下,氯中含氢增加的原因还是不明白?
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发表于 2014-11-22 21:15:10 | 显示全部楼层

都小平 发表于 2014-11-24 09:48

                                
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受益了,但在电流密度较低的情况下,氯中含氢增加的原因还是不明白?

关于离子膜应该是不存在物理通道的,但是低负荷状态下 氯含氢高的原因还是没有讲清楚
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发表于 2014-11-24 09:48:28 | 显示全部楼层
无论负荷高低,阴阳极室的压差是相同的、
阳极的电极反应无论如何不会产生氢气的。
阳极室的氢气除可能存在的双电极效应外,就是阴极室漏过来的。
漏过来的氢气多少主要是由压差和膜针孔决定的,
也就是不论负荷高低,漏入氢气差不多的,而氯气量随负荷变化而变化的,
换句话说,氯内含氢的分子不变,分母随负荷而变化
综上所述,氯内含氢随负荷下降变大,
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 楼主| 发表于 2014-11-22 21:12:00 | 显示全部楼层

jjf278204 发表于 2014-11-24 15:51

                                
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无论负荷高低,阴阳极室的压差是相同的、
阳极的电极反应无论如何不会产生氢气的。
阳极室的氢气除可能存 ...

氢气通过膜的针孔进入阳极,负荷低时,产生的氯气气量少,相对的氯中含氢增加。氯气中的氢气受针孔大小、氯气氢气压力及压差影响。还有一个问题:“阳极室的氢气除可能存在的双电极效应外,就是阴极室漏过来的。”中的“双电极效应”怎么理解,直流变交流吗?
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发表于 2014-11-24 12:29:39 | 显示全部楼层

nanren2 发表于 2014-11-22 21:12

                                
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我前面讲了,物质是由分子原子构成,没有空隙是不可能的。我指“没有物理通道的”的意思,是指“钠离子等阳 ...

你好,关于杜邦膜的资料,能给小弟一份吗?谢谢!398588982@qq.com小弟氯碱刚入门一年,想学习一下
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发表于 2014-11-24 09:48:00 | 显示全部楼层

都小平 发表于 2014-11-24 16:31

                                
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氢气通过膜的针孔进入阳极,负荷低时,产生的氯气气量少,相对的氯中含氢增加。氯气中的氢气受针孔大小、 ...

双电极现象是指通电的阴阳极间有一导体,导体朝阳极一面为阴极,朝阴极方向一面为阳极的现象。离子膜复极槽除两端外,其它的单元槽其实就是双电极现象的结果
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