كيف تعمل عملية التحليل الكهربائي باستخدام غشاء التبادل الأيوني في صناعة الكلور القلوي؟

1. نظرة عامة على العملية الأساسية

جوهر عملية التحليل الكهربائي (الكلور القلويالتفاعل الكهروكيميائي (التفاعل الكهروكيميائي) هو تفاعل كيميائي كهربائي يُحفز بالتيار المستمر (DC) (وهو تفاعل ماص للحرارة). مادته الخام الأساسية هي محلول مائي من كلوريد الصوديوم (NaCl). تحت تأثير التيار المستمر، ينتج عنه ثلاثة نواتج أساسية: الكلور (Cl₂)، والهيدروجين (H₂)، وهيدروكسيد الصوديوم (NaOH، المعروف باسم الصودا الكاوية). فيما يلي الصيغ الكيميائية الأساسية للتفاعل:

المصعد: 2Cl⁻ → Cl₂↑ + 2e⁻

الكاثود: 2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻

التفاعل الكلي: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂↑ + H₂↑ (في ظل ظروف الطاقة العالية)

2. تصنيف ومقارنة تكنولوجيا العمليات

منذ نشأة صناعة الكلور القلوي، شهدت تكنولوجيا المعالجة ثلاث مراحل رئيسية: طريقة الزئبق، وطريقة الغشاء، وطريقة غشاء التبادل الأيوني. فيما يلي مقارنة تفصيلية بين هذه العمليات الثلاث.

يمثل استخدام أغشية التبادل الأيوني في صناعة الكلور القلوي ثورةً حقيقية، إذ يحل مشكلات التلوث الناتجة عن عملية إنتاج الزئبق، ويتغلب على قيود النقاء واستهلاك الطاقة في عملية الأغشية التقليدية. تتميز هذه التقنية بمزايا عديدة، منها كونها صديقة للبيئة، وموفرة للطاقة، وذات كفاءة عالية، مما يجعلها أحدث تقنيات إنتاج الصودا الكاوية في العالم اليوم. سنقدم شرحًا مفصلًا لآلية عمل أغشية التبادل الأيوني.

3.مقدمة عن وحدة التحليل الكهربائي لعملية غشاء التبادل الأيوني

تُعتبر وحدة التحليل الكهربائي "قلب" عملية الكلور القلوي بأكملها. تحت تأثير التيار المباشر، يُكمل المحلول الملحي المكرر عملية نقل الإلكترونات وفصل الأيونات، مما يُنتج الكلور والهيدروجين والصودا الكاوية.

بنية المحلل الكهربائي: يعتمد على بنية الألواح والإطارات، ويتكون من ثلاثة أجزاء: خلايا الوحدة، وغشاء التبادل الأيوني، وألواح الأقطاب الكهربائية. يضمن التثبيت الهيدروليكي إحكامًا ممتازًا ومقاومة تلامس منخفضة.

خصائص غشاء التبادل الأيوني: غشاء مركب من حمض البيرفلوروكربوكسيلي/حمض السلفونيك (Rf-SO3H/Rf-COOH). يحتوي جانب المصعد على طبقة من حمض السلفونيك (مقاومة منخفضة)، بينما يحتوي جانب المهبط على طبقة من حمض الكربوكسيل (تحجب أيونات الهيدروكسيل، وتتميز بانتقائية عالية لأيونات الصوديوم). يمكن لأغشية التبادل الأيوني عالية الجودة أن تحقق كفاءة تيار تصل إلى 96.5%.

مواد الأقطاب الكهربائية: يؤثر اختيار القطب الكهربائي بشكل مباشر على كفاءة التحليل الكهربائي واستهلاك الطاقة. حاليًا، يستخدم المصعد قطبًا كهربائيًا من نوع DSA (مطلي بأكسيد الروثينيوم والإيريديوم ذي أساس تيتانيوم)؛ بينما يستخدم المهبط قطبًا كهربائيًا مطليًا بالبلاتين أو نيكل راني ذي أساس نيكل، ليحل محل أقطاب الجرافيت التقليدية ويقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة.

معايير التشغيل:

أصبحت تقنية أغشية التبادل الأيوني اليوم العملية السائدة في صناعة الكلور القلوي العالمية. وفي المستقبل، ستتجه هذه الصناعة نحو اقتصاد أخضر منخفض الكربون ودائري، وتنمية متطورة.

التعليمات:

1. من نحن؟
يقع مقرنا في آنهوي، الصين، وقد بدأنا العمل منذ عام 2011، ونبيع منتجاتنا إلى جنوب شرق آسيا وأمريكا الشمالية وأوروبا الشرقية وجنوب آسيا.

2. هل يمكنك تخصيص القدرة أو الجهد المقدر؟
نعم، تخصيص المنتجات أمر مقبول.

3. هل يمكن لشركتكم توفير النظام الكامل (خلايا الوقود، إنتاج الهيدروجين، تخزين الهيدروجين، نظام إمداد الهيدروجين)؟
نعم، يمكننا توفير الملحقات اللازمة وفقًا لذلك.