3.3.4.1. Bình điện phân
Chức năng: thực hiện quá trình điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn bằng dòng điện một chiều.
Cấu tạo: gồm 35 chi tiết lưỡng cực trung gian ( một là anod, một là catod ) và 36 màng cation (Mc)
Hệ thống tuần hoàn cho phép cấp dung dịch vào mỗi ngăn cơ sở và phân ly sản phẩm.
Các ngăn của bình được mắc nối tiếp. Đặc điểm của bình điện phân:
- Mật độ dòng 3,72KA/m2 - Tải cho phép tối đa 13KA - Hiệu suất catod 93 - 95%
Chi tiết lưỡng cực:
- Gồm anod và catod nối với nhau bằng những thanh sắt dẫn điện. - Thân mỗi lưỡng cực là một tấm thép dày (5mm).
- Trên thân có một lỗ ở góc thấp hơn là lỗ nhập, (nước muối bão hòa, NaOH) một lỗ ở góc cao hơn là lỗ ra của dung dịch (nước muối nghèo, NaOH) 4 lỗ trên đường nằm ngang phía trên là 4 lỗ khí ra.
Anod gồm:
- Máng anod bằng Titan, có 240 miếng vát hình côn, hàn với cây sắt dẫn điện, đỡ bộ anod tạo ngăn chứa dung dịch.
- Một khung lưới cứng bằng Titan (vật dẫn) được hàn vào đỉnh máng. Khung này đỡ lớp anod hoạt hoá đảm bảo dòng đồng nhất trong bình điện giải.
nhờ lớp phủ đặc biệt.
Catod gồm: có cấu tạo tương tự, gồm máng Niken và 2 lớp lưới Niken. - Màng trao đổi cation:
- Dạng vải Teflon có độ bền cơ học cao, chịu được axit đậm đặc cũng như các chất oxy hoá và các chất khử mạnh.
- Cấu trúc màng có 2 lớp: phía tiếp xúc với anod và catodlyte có ion định vị dạng –COO– (axit yếu), phía tiếp xúc với anod và anodlyte có ion định vị dạng –SO3– (axit mạnh).
- Chiều dày màng: 120 – 140µm (lớp polymer axit mạnh 100 - 120µm, lớp
polymer axit yếu 10 – 20µm.
- Độ kín giữa điện cực và màng được nhờ 1 lớp đệm teflon.
- Điện cực được ép sát vào màng do có bề mặt đỡ bằng phẳng và áp xuất cao bên anod cho phép giảm tổng điện thế rơi qua catodlyte.
Các quá trình điện cực:
Quá trình khử xảy ra trên catod:
2H2O + 2e H2 + 2OH- 2Na+ + OH- 2NaOH
Qúa trình xảy oxy hoá xảy ra trên anod: 2Cl - Cl2 + 2e
Phương trình điện phân:
2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2