氯堿電解就是采用離子膜電解槽用直流電將精鹽水進(jìn)行電解，生產(chǎn)制得一定濃度（一般30%-32%）的燒堿以及氯氣和氫氣。

首先了解一下離子交換膜

離子交換膜與其它膜的本質(zhì)區(qū)別在于離子交換膜是含有帶電荷基團(tuán)的聚合物膜，它由碳?xì)滏湗?gòu)成的高聚物基膜和固定在基膜上的離子官能團(tuán)所組成，可負(fù)載電流，因而具有離子選擇性透過的特征。離子交換膜內(nèi)存在固定離子和可交換的對(duì)應(yīng)離子兩部分。在電解鹽水溶液時(shí)所使用的離子膜，它的活性基團(tuán)是由帶負(fù)電荷的固定離子（如磺酸基SO₃^-和羧酸基COO^-）和一個(gè)帶正電荷的對(duì)應(yīng)離子（如Na⁺、H⁺）組成，以離子鍵結(jié)合在一起。而活性基團(tuán)中的固定離子（SO₃^-）具有排斥（Cl^-）和（OH^-）的能力，使它們無法通過離子膜，從而獲得高純度的氫氧化鈉溶液。

下面，我們來說一下氯堿電解原理

電解槽的陽極室與陰極室用離子交換膜隔開，精鹽水進(jìn)入陽極室，陰極室則加入堿液和純水。通電時(shí)，膜內(nèi)的Na⁺被陰極吸引，使Na⁺向陰極室一側(cè)遷移，同時(shí)膜外陽極液中的Na⁺不斷進(jìn)入膜內(nèi)補(bǔ)充，從而形成Na⁺的傳輸和遷移。Na⁺進(jìn)入離子交換膜后，與膜內(nèi)Na⁺交換，由此透過膜，進(jìn)入陰極室。而陽極室內(nèi)的Cl^-以及陰極室中的OH^-靠近膜時(shí)，由于和膜內(nèi)固定離子，即SO₃^-與COO^-帶有相同性質(zhì)的電荷，所以產(chǎn)生強(qiáng)烈的排斥作用，因此不能透過離子膜。陰極室中H₂O離解后的的H⁺吸電子能力比Na⁺強(qiáng)，因此氫在陰極上得到電子，生成氫氣，由于H₂O中H⁺得到電子破壞了水的電離平衡，形成氫氧根OH^-，OH^-與陽極室遷移過來的Na⁺結(jié)合生成NaOH。而在陽極室內(nèi)，由于Cl^-的放電能力強(qiáng)，所以由Cl^-在陽極上放電并產(chǎn)生氯氣。

用下面圖片腦補(bǔ)一下：

最后，在氯堿電解槽中的化學(xué)反應(yīng)如下：

NaCl → Na⁺ + Cl^-

2Cl^- →Cl₂ + 2e

陰極室內(nèi)：

2H₂O+2e→H₂+2OH^-

陰極反應(yīng)的基本原理是陽離子H⁺被還原為H₂，并產(chǎn)生OH^-

遷移過來的Na⁺與OH^-結(jié)合生成NaOH

Na⁺+OH^-→NaOH

整個(gè)電化反應(yīng)概括如下：

2NaCl+2H₂O→2NaOH+Cl₂+H₂

原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（氫能源技術(shù)）：區(qū)別于電解水制氫-今天一起學(xué)習(xí)一下氯堿電解的原理