Связь между концентрацией щелочи, образующейся на ионной мембране, и концентрацией соленой воды, поступающей в реактор
Thread Content
Ток в электролизере для производства хлора остается неизменным, количество воды, подаваемой на катод, также не меняется. Количество соленой воды, поступающей в электролизер, и количество соленой воды, циркулирующей в нем, также остаются прежними. Следовательно, все показатели потока и тока не изменяются. Я изменил лишь концентрацию соленой воды, поступающей в электролизер. По теории, при неизменном токе значение KItnℓ не должно меняться, а значит, объем производимого мной щелочного вещества также не должен изменяться. Увеличение концентрации соленой воды должно привести к уменьшению концентрации слабосоленой воды, выходящей из электролизера. Но на самом деле концентрация щелочи продолжает расти. Может быть, это происходит из-за того, что молекулы воды проникают внутрь вместе с ионами натрия в меньшем количестве, что и приводит к повышению концентрации? Или слишком много ионов натрия образуется в результате электролиза? Или коэффициент электроэффективности также повышается с увеличением концентрации соленой воды?
Поскольку каждый ион натрия при прохождении через ионную мембрану приводит с собой 4–5 молекул воды к катоду, я считаю, что по мере увеличения концентрации соленой воды на выходе содержание воды в мембране снижается, и количество воды, проникающей сквозь нее, уменьшается. Поэтому, возможно, повышение концентрации щелочи вызвано увеличением концентрации соленой воды у вас.
Концентрация соленой воды, поступающей в резервуар, не должна быть слишком высокой — иначе ионная мембрана может пузыриться. К тому же, насколько увеличилась концентрация соленой воды по сравнению с ранее, и насколько повысилась концентрация щелочи?
Под повышением концентрации я, конечно, имею в виду изменения в пределах контролируемых значений.
Так это, наверное, не будет слишком заметно, иначе достаточно было бы просто повысить концентрацию соленой воды в канале. Поскольку ток постоянен, количество электронов, проходящих через электролизер, также должно быть постоянным. В результате объем выделяющегося водорода также будет постоянным. Даже если через ионную мембрану пройдет больше ионов натрия, это не нарушит баланс веществ. Вы можете за несколько дней проследить за расходом электроэнергии на электролизер: при повышенной концентрации щелочи расход электроэнергии, безусловно, будет выше.
На практике в производственных процессах действительно наблюдается следующее: 1) увеличивается концентрация соленой воды, поступающей в реактор (при неизменном расходе этой воды); например, с 300 г/л до 302 г/л. В результате этого увеличивается также концентрация каустической соды. 2. Увеличивается расход жидкости, поступающей в канал (концентрация соленой воды остается неизменной); увеличивается концентрация щелочи. По-моему, в обоих случаях: независимо от ситуации, концентрация ионов натрия в соленой воде, поступающей в каналы, увеличивается. В результате этого увеличивается количество ионов натрия, проникающих через ионную мембрану, что в свою очередь приводит к повышению концентрации каустической соды.
Ток остается неизменным, а сумма миграции ионов Na и OH также не меняется! Если не учитывать эффективность тока, то есть если ионы OH не меняются, тогда и количество ионов Na также не изменяется! Единственное, что изменилось, — это количество электромиграции воды! Конечно, при повышении концентрации соленой воды сжатие мембраны также приводит к незначительному увеличению эффективности тока!
Если смотреть только на концентрацию, такой результат возможен, а как насчет фактического объема производства, эффективности использования электроэнергии и расхода электроэнергии на производство одной тонны щелочи? Я считаю, что энергопотребление на производство тонны щелочи — это лучший показатель для оценки качества; все остальные показатели не являются полноценными
Лично я считаю, что причина в уменьшении диффузии концентрации воды, отличной от воды, несёмой ионами натрия. Повышение концентрации анодного раствора оказывает незначительное влияние на слой карбоновых кислот по сравнению со слоем сульфоновых кислот; при этом именно слой карбоновых кислот определяет эффективность тока. Следовательно, количество ионов натрия может уменьшиться, но, вероятно, не сильно — в противном случае напряжение в элементе возрастет, а эффективность тока снизится. При остановке двигателя вода из анодной камеры также может перемещаться в катодную камеру; я считаю, что под напряжением происходит то же самое. По мере повышения концентрации анодного раствора можно считать, что концентрация воды снижается, в результате чего и объем миграции также уменьшается. Говорят, что в ионной мембране также имеются специальные каналы для воды. Что касается вопроса о том, проходят ли ионы натрия через ионную мембрану в большем количестве, я считаю, что для сравнения можно рассмотреть разницу в концентрациях на входе и выходе из анода до и после регулировки концентрации.