文档介绍：INGOLD
过程分析的领导者
白不再为 pH 而烦恼
皮持久耐用的氯碱 pH 电极
书
贯穿整个氯碱工艺的高温、氯气和较高的盐分浓
度,使得使用传统 pH 电极实现稳定可靠的 pH 测
量时面临层出不穷的难题。此外,在上述条件中,
电极的使用寿命通常很短;因此,传感器的维护
与更换所产生的成本很高。采用过程中盐水浓度
作为参比的双膜电极则不会受到上述测量问题的
影响。另外,传感器到变送器之间的数字传输信
号具备绝佳的信号稳定性
为了将产量最大化并确保离子交换膜较长的使用
寿命,精确的 pH 测量对于氯碱离子膜工艺非常关
键。然而,工艺条件尤其是电解槽后的测量点,对
于传统 pH 电极来说十分苛刻,导致大量的维护需
求和频繁的传感器更换。然而,工艺条件对于传统
pH 电极来说十分艰难,特别是在电解后,将导致大
量的维护需求和频繁的传感器更换。此白皮书论
述了氯碱工艺为何对 pH 电极的破坏性如此之大,
并讨论了能够克服一切测量困难的电极设计。
离子膜法氯气生产工艺
在离子膜法氯碱工艺中,饱和的盐水进入电解
槽,氯离子在阳极被氧化为氯气,其后在电解槽顶
部将此氯气收集。盐水中的钠离子通过离子交换
膜扩散进入电解槽的阴极侧。这里溶液中的水分
发生水解,生成氢气和氢氧根离子。钠离子和氢氧
根离子结合形成苛性钠。氢气和苛性钠都可以作为副离开电解槽的淡盐水中含有一些游离氯和氯酸盐,
持产品而销售。来自阳极室的淡盐水通过加盐进行再二者都需要去除。在脱氯过程中,pH 值降低至 2 或更
饱和,并循环回电解槽(图 1)。低,使残留氯气变为气态后提取出来。盐水中的氯酸
久盐在酸性环境中可转化为氯气,而在高 pH 值时则会
昂贵的离子交换膜通常由全氟高分子化合物组成, 被还原。
耐尽管两侧都暴露于化学腐蚀性环境中,经正确处理
后均可持续使用数年。盐水中的杂质会对电解和膜性能产生不利的影响。因
用此,盐水进入电解槽前要对其进行大规模净化,经过
在整个氯碱工艺中,尤其是在电解槽中 pH 值都非常沉淀过滤去除不需要的成分。添加各种盐分作为沉淀
的重要。在阳极侧,通过添加盐酸以确保反应在酸性剂,并逐步慢慢地让 pH 值升至 10-12,使钙、钡、锰和
条件下进行。尽管非常低的 pH 值(< 3) 可以让产量更其它金属的硫酸盐、碳酸盐和氢氧化物等杂质沉淀
高,但是会对离子膜的寿命产生不利的影响,从而不下来。过滤后,盐水通过离子交换器进行精制处理,
氯得不经常更换昂贵的离子膜。在这一过程中,将不可以便去除其它杂质。
避免地产生氯酸钠(ClO3–),这种物质不受欢迎,因为
碱它降低了盐的溶解度并对氯的产量造成负面影响。大传统 pH 电极面临的问题
于 pH 4 时,形成的氯酸盐会明显增加: 因此,要在氯氯碱工艺对于传统 pH 电极来说条件非常恶劣。这在
p
H 气产量和膜使用寿命之间保持平衡,阳极液的 pH 值电解后含有氯气的地方尤为明显。氯气通过膈膜扩
通常控制在 3 – 4 范围内。散至电极中,并侵蚀 Ag/AgCl 参比系统。银被氯气氧化
电
极
图 1: 离子膜法氯碱工艺图解
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