Relación entre la concentración de alcali producida por la membrana iónica y la concentración de la salmuera que ingresa al sistema
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La corriente en las celdas de cloración no cambia, la cantidad de agua que se añade al cátodo tampoco varía, al igual que la cantidad de sal que entra y la que circula. En otras palabras, todos los flujos y corrientes permanecen constantes. Lo único que he cambiado es la concentración de la sal que entra en las celdas. Según la teoría, si la corriente no cambia, entonces KItnℓ tampoco cambiará. Por lo tanto, mi producción de álcali debería mantenerse constante. Sin embargo, al aumentar la concentración de la sal que entra, el agua resultante será menos concentrada (es decir, aumentará la concentración del agua diluida). Pero en realidad, la concentración de álcali sigue aumentando. ¿Se debe esto a que hay menos moléculas de agua que pasan junto con los iones de sodio? ¿O es que hay demasiados iones de sodio generados por electrólisis? ¿O la eficiencia eléctrica también aumenta con el aumento de la concentración de salmuera?
Dado que cada ion de sodio, al pasar a través de la membrana iónica, lleva consigo de 4 a 5 moléculas de agua hacia el cátodo, creo que, cuando aumenta la concentración de agua salada en la salida, la humedad de la membrana disminuye y, por lo tanto, la cantidad de agua que penetra también disminuye. Por lo tanto, es posible que sea el aumento de la concentración de sal en su área lo que causa el aumento de la concentración de alcalinidad.
La concentración de la sal en el líquido que entra en la cámara no debe ser demasiado alta, ya que eso hace que la membrana iónica forme burbujas. Además, ¿en cuánto ha aumentado la concentración de la sal en comparación con antes? ¿Y en cuánto ha aumentado también la concentración de la base?
Por supuesto, cuando hablo de un aumento en la concentración, me refiero a un aumento que se mantiene dentro de los límites controlables.
Así, probablemente no se notará demasiado; de lo contrario, bastaría con aumentar la concentración de la salmuera que entra en el canal. Dado que la corriente es constante, el número de electrones que pasan por el electrolizador también debe ser constante. De esta manera, la cantidad de hidrógeno producido también será constante. Incluso si hay más iones de sodio que atraviesan la membrana iónica, no se verá afectado el equilibrio de las sustancias. Puedes observar el consumo de energía del electrolizador durante varios días; si la concentración de álcali es alta, el consumo de energía seguramente será elevado.
En la producción real, de hecho ocurre lo siguiente: 1) aumenta la concentración de la salmuera que entra en el sistema (cuando el caudal de esta salmuera se mantiene constante); por ejemplo, de 300 g/l a 302 g/l. Asimismo, también aumenta la concentración de la soda cáustica. 2. Aumenta el caudal de entrada al canal (la concentración de la salmuera en la entrada permanece constante); también aumenta la concentración de soda cáustica. En estos dos casos, creo que, sea cual sea la situación, los iones de sodio en el agua salina que ingresa al sistema aumentan. En consecuencia, la cantidad de iones de sodio que atraviesan la membrana iónica también aumenta, lo que a su vez provoca un aumento en la concentración de álcali cáustico.
La corriente eléctrica se mantiene constante; por lo tanto, la suma de las migraciones de los iones Na y OH también permanece sin cambios Si no se tiene en cuenta la eficiencia de la corriente, es decir, si los iones OH no cambian, entonces los iones Na tampoco cambian Lo único que cambió fue la cantidad de electromigración del agua Por supuesto, a medida que aumenta la concentración de la solución salina, la contracción de la membrana también provoca un ligero aumento en la eficiencia de la corriente
Solo mirando la concentración se podría obtener este resultado, ¿pero qué hay de la producción real, la eficiencia eléctrica y el consumo de energía por tonelada de álcali? Creo que el consumo de energía por tonelada de álcali es el mejor indicador para evaluar el rendimiento; los demás no son tan completos
Personalmente, creo que la razón es la disminución de la difusión por gradiente de concentración del agua que no está asociada a los iones de sodio. El aumento de la concentración del líquido ánodo tiene un efecto muy pequeño en la capa de ácidos carboxílicos en comparación con la capa de ácidos sulfúricos. Dado que es la capa de ácidos carboxílicos la que determina la eficiencia de la corriente, es posible que haya menos iones de sodio presentes. Pero se cree que no será una diferencia muy grande; de lo contrario, la tensión en el tanque aumentaría y la eficiencia de la corriente disminuiría. A través del agua de la cámara ánoda al estacionar, también puede migrar a la cámara cátodo; personalmente creo que este fenómeno ocurre también cuando está conectada la corriente. Dado que aumenta la concentración del líquido ánodo, esto se puede interpretar como una disminución en la concentración de agua, y por lo tanto, también disminuye la cantidad de migración. Se dice que en la membrana iónica también existen canales especiales para el agua. En cuanto a si los iones de sodio pasan en mayor cantidad a través de la membrana iónica, personalmente creo que sería útil comparar la diferencia de concentración en las entradas y salidas del ánodo antes y después del ajuste de concentración.