子任务1知识点2：离子膜电解槽结构与运行管理

1、淄博职业学院离子膜烧碱生产操作课程教学方案教师： 序号：授课时间授课班级上课地点多媒体教室学习内容子任务1：精制盐水电解生产过程-知识点2：离子膜电解槽结构与运行管理学时教学目标专业能力 能说出离子膜电解槽的主要组成构件名称； 能分析离子膜电解槽电流的流向。方法能力学会分析离子膜电解槽电极放电规律总结，学会本工序内岗位上人员相互协调工作的方法。社会能力要善于利用各种教学资源，能与同学、老师有效地进行资源共享，增强社会交际和沟通能力，积极地完成工作任务。目标群体之前已学习了离子膜电解槽中的产生电解机理；熟悉了完成实际工作任务的一般工作方法。现开始学习精制盐水电解的理论知识与注意事项。教学环境多媒

2、体教学方法Ø 讨论提问法和任务驱动教学法时间安排教学过程设计一、任务资讯1. 从网络检索化工生产中离子膜烧碱电解法的相关技术操作信息；2. 检索有关溶液电解方面的知识，明白离子膜电解槽的工作过程及其结构和开停车要求。二、任务决策根据电解制碱生产任务的要求，有针对性地分析完成该项任务所需要的工作条件；由师生分组讨论共同参与制订完成离子膜烧碱生产的虚拟仿真操作任务的决策方案，并进行完善提高。三、任务计划根据电解制碱的决策方案要求和完成任务需要的时间要求，由教师指导，组长组织成员完成工作任务实施的工作计划。熟悉电解槽内电流流动和发生的电化学反应、工业应用案例离子交换膜电解槽需2个学时。 教

3、师指导任务完成的总体规划，介绍任务完成需要的条件要素，把完成本次任务精制盐水电解的相关图纸、电解岗位操作的相关知识点和质量标准要求介绍给小组成员。(一)工业应用案例离子交换膜电解槽视频：播放离子交换膜电解槽结构及工作过程3D动画1.离子交换膜电解槽的种类电解槽都是由若干电解质单元组成，每个电解单元由阳极、离子交换膜与阴极组成。按供电方式的不同，离子膜电解分为单极式和复极式两大类。 单极式与复极式离子交换膜电解槽之间的比较图3-2单极槽与复极槽之间的区别单极槽复极槽单元槽并联，供电是高电流、低电压单元槽串联，供电低电流、高电压，电流效率高电解槽之间要有连接铜排，耗用铜量多，且有电压损失约3050

4、mV电解槽之间有用连接铜排，一般用复合板或其他方式 ，电压损失约320mV一台电解槽发生故障，可以单独停下检查，其余电解槽仍可继续运转一台电解槽发生故障，需停下全部电解槽才能检修，影响生产电解槽检修拆装比较繁琐，但每个电解槽可以轮流检修电解槽检修拆装比较容易电解槽厂房面积大电解槽厂房面积小电解槽的配件管件的数量较多电解槽的配件管件的数量较少，但一般需要油压机构装置设计电解槽时，可以根据电流的大小来增减单元槽的数量单元槽的数量不能随意变动讨论： 您在化学实验实训过程，做过有关溶液电解的实验实训吗？请举例说明。 离子交换膜法单、复极电解槽电解生产烧碱的工艺比较(重点与难点)离子交换膜单极槽电解生产

5、烧碱工艺流程1盐水饱和槽；2反应器；3浮上澄清槽；4过滤器；5树脂塔；6电解槽；7脱氯塔；8整流器图32旭硝子单极槽离子膜电解工艺流程简图 离子交换膜复极槽电解生产烧碱工艺流程1饱和器；2反应器；3沉降器；4盐水槽；5盐水过滤器；6过滤后盐水槽；7螯合树脂塔；8阳极液循环槽；9电解槽；10阳极液气液分离器；11阴极液循环槽；12阴极液气液分离器；13脱氯塔；14亚硫酸钠槽图3-3旭化成复极槽离子膜电解工艺流程简图2.复极式离子交换膜电解槽的工作过程(重点) 播放2D、3D动画 师生看视频，总结离子交换膜电解槽的基本结构及工作过程 离子交换膜的种类a 全氟羧酸膜（RfCOOH）b 全氟磺酸膜（R

6、fSO3H）c 全氟羧酸/磺酸复合膜（Rf-COOH/Rf-SO3H）全氟羧酸/全氟磺酸复合膜具有低电压和高电流效率的优点：() 面向阴极室的全氟羧酸层虽薄，但电流效率高。() 面向阳极室的全氟磺酸膜虽厚，但电压低。() 阳极液中可加盐酸，能在较低的PH值下生产，因此氯中含氧可以0.5% 氯碱生产工艺对离子膜性能的要求a 电解时，阳极侧是强氧化剂氯气、次氯酸要根及酸性溶液。阴极侧是高浓度NaOH，电解温度为8590。b 具有较好的膜电阻，以降低电解能耗。c 具有很高的离子选择透过性。离子膜只能允许阳离子通过，不允许阴离子OH-及Cl-通过，否则会影响碱液的质量及氯气的纯度。 离子交换膜实现离子

7、交换的过程磺酸型阳离子交换膜的化学结构简式： 图3-9 离子交换膜电解制氢氧化钠和氯气的原理图 图3-8离子交换膜示意图电极反应式：a 阳极反应 2Cl-2eCl2 4OH-4eO22H2O6ClO-3H2O6e2ClO3-4Cl-6H+O2 b 阴极反应 2H2O2eH22OH- c 溶液中的反应（阳极室内） () 生成的氯气在电解液中（阳极液）的物理溶解。 Cl2（g）Cl2(aq) () 生成的氯气与从阴极室反渗过来的氢氧化钠的反应Cl22NaOHNaClO3NaClH2OCl22NaOHO22NaClH2OHClONaOHO2NaClH2O3.BiTAC-859复极式离子膜电解槽生产烧

8、碱的工艺流程 电解精制盐水生产烧碱的工艺流程图3-10电解精制盐水生产烧碱的工艺流程图五、任务检查对照工作标准的项目，由个人先自行检查自己完成的任务情况后，然后实行小组成员互查，由组长和老师共同讨论给小组赋分，然后由小组成员之间分配总分到每一人。在检查中要善于总结经验与操作中的不足，这项任务的完成使整个任务完成的核心。六、任务评估由小组成员根据本次完成任务的情况，提出自己的建议，教师根据总体完成的进度、时间、质量等方面的表现进行工作等级划分。确定小组的工作业绩位次。并在此基础上完成精制盐水电解生产任务完成后的总结与提升。精制盐水电解生产任务精制盐水电解的基本过程工业应用案例：离子膜电解槽离子交换膜电解槽的种类复极式离子交换膜电解槽的工作过程离子膜电解槽生产烧碱的工艺过程离子膜电解槽生产开停车操作淡盐水脱氯系统开停车操作精制盐水电解生产工艺控制指标精制盐水电解完成任务过程异常情况原因分析及处理方法精制盐水电解生产岗位操作原始记录精制盐水电解生产