氯碱工艺修改

氯碱工艺2015年10月主要内容概述离子膜法制碱第一节

概述

一、生产现状

二、氯与烧碱的性质及用途

三、产品规格及生产方法

四、氯碱工业特点

一、生产现状

我国氯碱工业是在本世纪20年代才开始创建的。第一家氯碱厂是上海天原电化厂（现在的上海天原化工厂前身）。1930年正式投产，日产烧碱2吨。直到1949全国解放为止，全国仅有氯碱厂9家，年产量1.5万吨。九十年代后，我国烧碱产量居世界第3位，仅次于美国和日本。现在为世界烧碱第一生产大国。

据国际化学品联合会称,2014年全球氯碱年生产能力已接近8700万t,烧碱产量约7450万t,氯气产量约6950万t。目前,全国现有大、中、小氯碱企业近220家,其中,中小规模的约占3/4,而总产能占一半以上。开工率在80%以上,是烧碱行业运行多年来的市场高点。居世界第一位。

世界氯碱生产集中度比较高,目前共有五百多家氯碱企业,其中近半数在亚洲,但其规模普遍较小。除亚洲外,世界氯碱生产主要集中于若干大型跨国公司,其中11家最大氯碱企业烧碱产能占世界总产能的37.4%。陶氏化学、西方化学、PPG工业、奥林和台塑5家公司的烧碱产能占美国总产能的79%,

苏威、英力士氯业和拜耳等10

家公司的烧碱产能占西欧总产能的77%。宁波目前有有三家企业业：浙高化学1989年9月公司成立立，1993年9月首期3.2万吨离子膜膜烧碱项目目投料试车车，至今已已相继建成成了年产10万吨离子膜膜烧碱装置置、6万吨高纯盐盐酸装置、、2万吨氯化石石蜡-52装置、4万吨（27.5%）双氧水装装置。主营产品：：烧碱；液氯；高纯盐酸；次氯酸钠；双氧水；氯化石蜡；氢气离子膜烧碱碱装置采用了日本本旭硝子株株式会社和和日本旭化化成工业株株式会社的的生产技术术和关键设设备，主要要生产过程程采用集散散控制系统统(DCS)控制。与其配套的的盐酸装置由德国碳素素集团设计计制造的年年产3万吨高纯盐盐酸生产装装置，是国国内第一套套从德国引引进的“三合一”法全自动高高纯盐酸合合成炉。镇洋化学（离子膜法法10万吨/年，2006年建设，2008年投产）主营产品：：烧碱；液液氯；氢气气；盐酸；氯化石蜡宁波东港化学有限公司位于大榭，，年产16万吨氯碱，，主产12万吨的NaOH、Cl2等产品，该该项目主要要是与烟台台万华项目目配套。到2007年将12万吨/年装置扩能能到22万吨/年。将在同同一地点建建造一套新新的20万吨/年氯碱装置置,计划在2008-2009年投产。主营产品：：氢氧化钠；；液氯；合成成盐酸；次氯酸钠溶溶液；工业业氢；；氯化石蜡蜡-52；海藻酸钠(NaC6H7O6)n；生化海水水晶；生物碘碘；氯化化钡。二、氯与烧碱的的性质及用用途烧碱是一种白色色不透明晶晶体，易溶溶于水，在在空气中易潮解，且吸收二二氧化碳，，所以应密密封保存。。烧碱对许多多物质都有强烈腐蚀蚀性，能严重破破坏有机组组织，生产产和使用时时要注意防防护，避免免人身烧伤伤。烧碱主要用用于造纸工工业、化纤纤工业、铝铝工业，还还用于油脂脂再生，肥肥皂、农药药、医药、、有机合成成等部门。。世界烧碱消消费构成示示意图近年我国烧烧碱用途用用量分布%氯在常温下为为黄绿色气气体，当压压力为1.01××105Pa时，冷却到到-34.6℃变为液氯，，储于钢瓶瓶中，以便便于运输，，继续冷却却到-101℃℃，变为固态态氯。氯气有毒，有强烈的刺刺激性，吸入少量量氯气会引引起胸痛和和咳嗽，吸吸入大量氯氯气会中毒毒死亡。氯氯气易溶于于水，常温温下1体积的水能能溶解约2体积的氯气气。氯气的的水溶液叫叫做氯水。。氯主要是用用于合成氯氯乙烯，其其次是用于于造纸工业业、合成有有机氯溶剂剂、氯化工工产品和生生产盐酸，，水处理也也消耗大量量的氯。氯气进一步步制成次氯氯酸钠、聚聚氯乙烯、、甲烷氯化化物等氯产产品，目前前我国生产产200多种氯产品品，主要品品种70多个。现加大科技技投入，研研发高科技技精细化工工氯产品，，如高分子子化合物及及氯化聚合合物(聚氯乙烯、、氯化橡胶胶、聚偏二二氯乙烯及及其共聚物物、氯化聚聚乙烯、氯氯化聚丙烯烯)、环氧化合合物(环氧氯丙烷烷)、光气系列列产品(光气、双光光气、三光光气)、甲烷氯化化物(一氯甲烷、、二氯甲烷烷、三氯甲甲烷、四氯氯化碳)、含氯中间间体(氯苯和硝基基氯苯、氯氯乙酸、氯氯化苄、氯氯乙酰氯、、氯化亚砜砜)等2013年世界氯气气需求量为为7975万t,主要用途是是通过二氯乙烷和和氯乙烯单体生产PVC,约占氯气消消费量的34%;20%用于生产有机物;6%用于水处理化学学品;6%用于氯化中间体体;4%用于造纸;2%用于无机物。预计今后一一段时期,氯气产品链链下游四大主要领领域：PVC、环氧丙烷烷、环氧氯氯丙烷和光光气系列(聚碳酸酯、、MDI、TDI等)的市场需求求均将保持持稳定增长长,世界范围内内对氯的需需求将年均均增长百分分之三左右右。甲烷氯化物物的衍生物物三、产品规规格及生产产方法（一）烧碱产品规规格有三种形态态:固体烧碱（（简称固碱碱）;液体烧碱（（简称液碱碱）;片状烧碱（（片碱）。。片碱价格：：96%99%指标名称固体烧碱液体烧碱一级二级一级二级(NaOH)%≥97.096.045.042.0Na2CO3

%≤1.72.51.11.5NaCl%≤1.21.40.81.0Fe2O3≤0.010.010.020.03颜色主体白色可带浅色光／／表1-1烧碱国家标标准（GB209-84）（二）生产方法进进展隔膜法于1890年在德国首首先出现，，第一台水水银法电解解槽是在1892年取得专利利。我国第一台复极式离子子膜电解槽槽是在1979年由上海天原化化工厂自行设计并并投入生产产的，采用用杜邦Nafion-227离子膜。1990年3月上海氯碱碱总厂电化厂引进进日本旭肖肖子公司年年产15万吨离子膜膜烧碱的装装置并投入入生产，成成为远东地区最最大的氯碱碱厂。宁波东港电电化原装置置采用隔膜金属阳阳极法电解食盐水水生产烧碱碱，现新装装置采用离子膜法；；浙江善高化化学和镇洋洋采用离子膜法电解食盐水水生产烧碱碱。离子膜法节节能，产品品质量好，，且无汞和和石棉污染染。与金属阳极极隔膜法相相比,离子膜法具具有以下优点:(1)工艺流程简简单。由于于离子膜法法电解液浓浓度高,因此不需要要蒸发工段段即可获得得30%以上的产品品。(2)能耗低。由由于不需要要蒸发工段段,大大减少了了蒸汽的消消耗,同时电解工工段的电耗耗和循环水水耗也大幅幅度降低,一般离子膜膜法比隔膜膜法总能耗耗低30%以上。(3)污染程度低低。离子膜膜法生产装装置排出的的废液、废废气均能做做到回收利利用,达标排放,对环境几乎乎没有污染染。(4)产品纯度高高。离子膜膜碱为高纯纯度产品,可满足纺织织化纤行业业对高纯碱碱的要求。。(5)装置占地少少。离子膜膜法装置占占地较隔膜膜法装置要要少40%～50%。(6)生产稳定,安全性高。。离子膜法法生产弹性性较大,电槽能适应应电流负荷荷的较大幅幅度变化,迅速调节生生产负荷;同时离子膜膜法开停车车安全方便便,操作维修简简单,劳动强度低低。四、氯碱工业特特点（1）能耗大氯碱生产的的耗电量仅仅次于电解解法生产铝铝。因为每生产产1吨100%的烧碱耗电电2580度，耗气5吨，总能耗耗折标准煤煤为1.815吨。（2）氯与碱的的平衡电解食盐水水溶液时，，同时产生生烧碱和氯氯气两种产产品。烧碱碱和氯气的的质量比为为1：0.85。氯碱工业的的技术始终终围绕着提提高质量，，降低能耗耗和消除环环境污染这这永恒主题题在不断进进步。（3）腐蚀和污染染氯碱产品如烧烧碱、盐酸等等具有强腐蚀蚀性，在生产产过程中使用用的原材料如如石棉、汞和和所产生的含含氯废气都可可能对环境造造成污染。第二节离子子膜法制碱一、离子膜法法发展简介二、离子膜法法制碱原理三、盐水的二二次精制四、离子膜电电解工艺操作作条件五、离子膜电电解槽六、除氯酸盐盐和淡盐水脱脱氯七、工艺流程程八、液碱的处处理一、离子膜法法发展简介离子膜电解制制碱技术是70年代中期出现现的具有划时时代意义的电电解制碱技术术，已被公认认为技术最先先进和经济上上最合理的氢氢氧化钠生产产方法，是当当今电解制碱碱技术的发展展方向。1952年Bergsma提出采用具有离子子透过性膜的的离子膜法生生产氯和碱。。主要问题：所用的膜不不耐电解产物物，受氯侵蚀蚀膜会降解，，性能很快劣劣化，无法实实现工业化。。离子交换膜只只是在电渗海海水淡化和海海水浓缩制盐盐上得到工业业化应用。1966年美国杜邦（（DuPont）公司开发了宇宙燃燃料电池的全全氟磺酸阳离子交换膜膜，即Nafion膜，能耐食盐盐水溶液电解解时的苛刻条条件，为离子子膜法制碱奠奠定了基础，，但初期的Nafion膜电流效率较较低。1976年日本旭化成成公司开发全氟磺酸酸、全氟羧酸酸膜。1985年世界上已有90家氯碱厂应用离子膜的的工艺技术，，烧碱总生产产能力达到万万t/d级。1987年3月全世界离子膜膜法制碱装置置烧碱生产能能力460万t/a占总能力的11%。1987年末，日本烧碱生生产方法中隔隔膜法占29%，离子膜法占占71%。1990年全世界离子膜膜法生产烧碱碱的能力已达达860万t/a，约占总烧碱碱能力的18%。1990年初，，日本本旭硝硝子公公司开开发出出直接接从电电解槽槽生产产50%（wt）NaOH用的FX-50阳离子子交换换膜，采用用这种种膜的的电解解槽在在3kA/M2，盐水水浓度度在210g/L下，电电流效效率93~95%，NaOH浓度50%（wt），碱中含含盐7.5~22.5mg/l，电解解槽总总能耗耗等于于或略略小于于生产产50%（出电电解槽槽NaOH浓度为为35%（wt））NaOH时的总总能耗耗。到2000年，离子子膜法法制碱碱能力力约占占总烧烧碱生生产能能力的的30%~37%。我国研研制出出“全氟离离子交交换膜膜”2005年10月，终于研研制成成功化化工领领域的的高端端产品品——全氟离离子交交换膜膜（简简称离离子膜膜），，并建建成年年产50吨的生生产装装置。。我国成成为继继美国国、日日本之之后，，第三三个拥拥有离离子膜膜生产产能力力的国国家，，从而而打破破了外外国对对这一一高难难技术术近半半个世世纪的的垄断断。我国已已经成成为全全球第第二大大氯碱碱生产产国，，总装装备能能力已已达1100万吨/年，但但我国国离子子烧碱碱所用用的核核心材材料离离子膜膜依然然完全全依赖赖进口口。离子膜膜在电电价较较为便便宜的的国家家或地地区会会收到到较高的的经济济效益益。通过过膜体体结构构的改改进，，电解解槽和电解解条件件的合合理设设计等等，从从而使使离子子膜法法的电电流效率率由原原来的的80%左右提提高到到目前前的95~97%，槽电压压也有有很大大降低低。电电耗由由70年代末末2700kwh/t降到目目前2100~2200kwh/t，电解解槽NaOH浓度也也由过过去的的23%提高到到30~35%。我国离离子膜膜法烧烧碱装置存在着着“使用超超前，，研发发滞后后”的问题。一．所所用离离子交交换膜膜全部部依靠靠进口口离子膜膜800美元/m2(约折合合人民民币6500元/m2)，每万万t离子膜膜法制制碱装装置约约需300m2离子交交换膜膜，平平均2.5年更换换一次次（周周期））。二．装装置连连续运运行时时间短短，离离子交交换膜膜使用用寿命命不够够长能够连连续运运行3个月以以上的的装置置很少少；我我国的的膜寿寿命一一般只只有2～4年，平平均2.5年，而而国外外的膜膜寿命命可达达3～6年，甚甚至更更长。。三．能能耗高高于国国外先先进水水平我国离离子膜膜法烧烧碱的的平均均电耗耗2286kW··h/t，与国国外先先进水水平相相差17%-43%。蒸汽汽消耗耗平均均为0.67t(折标煤煤95.7kg)。日本本的蒸蒸汽消消耗只只有0.343t(折标准准煤49kg)四．盐盐耗高高于国国外先先进水水平国外离离子膜膜法烧烧碱的的盐耗耗一般般在1.5t以下，，国内内盐耗耗一般般在1.55-1.60t，有些些厂高高达1.67-1.76t，相差差50kg左右。。离子膜膜法烧烧碱工工艺流流程示示意图图陶氏化化学公公司生产流流程示示意图图氯碱企企业电化学学精制制装置置二、离子膜膜法制制碱原原理（一））制碱原原理*用于氯氯碱工工业的的离子子交换换膜，，是一种种能耐耐氯碱碱腐蚀蚀的阳离子子交换换膜。膜体中中有活性基基团，它是是由带带负电电荷的的固定离离子如SO3-、COO-，和一个个带正正电荷荷的对离子子Na+形成静静电键键。磺酸型型阳离离子交交换膜膜的化化学结结构可可用下下式表表示：：R—SO3-——H+（Na+）式式中中，R—表示大大分子子结构构固定离离子对对离子子活性基基团由于磺磺酸基基团具具有亲亲水性性能，，而使使膜在在溶液液中溶胀，膜膜体结构变变松，从而而形成许多多微细弯曲曲的通道，使使活性基团中中的对离子子Na+可以与水溶溶液中的同电电荷的Na+进行交换，并透过膜膜。而活性基团中的的固定离子子（SO3-），则具有有排斥Cl-和OH-的能力，使使它们不能能透过离子膜，从从而获得高纯度的的氢氧化钠钠溶液。电解槽的阴阴极室和阳阳极室用阳阳离子交换换膜隔开。饱和和精制盐水水进入阳极极室，去离离子水加入阴极室。。导入直流电时，Cl-在阳极表面面放电产生Cl2逸出，H2O在阴极表面面放电生成成H2，Na+通过离子膜膜由阳极迁迁移到阴极极室与OH-结合成NaOH。通过调节节加入阴极极室的去离离子水量，，可得到一一定浓度的的烧碱溶液液。（二）电化化学和化学学反应1.阳极反应2Cl--2e→→Cl2↑4OH--4e→→O2+2H2O6ClO-+3H2O-6e→2ClO3-+4Cl-+6H++3/2O22.阴极反应2H2O+2e→→H2↑+2OH-3.溶液中的反反应（阳极极室内）（1）生成的氯氯气在电解解液中（阳阳极液）的的物理溶解解Cl2（g）→Cl2（aq）（2）生成的氯氯气与阳极极液中的水水反应Cl2+2H2O→HCl+HClO（3）溶解的氯氯气与从阴阴极室反渗渗透过来的的氢氧化钠钠的反应。。Cl2+2NaOH→1/3NaClO3+5/3NaCl+H2OCl2+2NaOH→1/2O2+2NaCl+H2OHClO+NaOH→1/2O2+NaCl+H2O氯碱工业钛钛阳极氯碱工业是是腐蚀性很很强的工业业程殿彬化学工业出出版社2010.1.1三、盐水的二次次精制*盐水精制的的原因：盐水的质量量影响离子子膜使用寿寿命，确保保离子膜高高电流效率率。(分析原因））电解槽所用的阳离离子交换膜膜具有选择择和透过溶溶液中阳离离子的特性性。因此它不不仅能使Na+离子大量通通过，而且且也能让Ca2+、Mg2+、Fe2+、Ba2+等离子通过过，当这些些杂质阳离离子透过膜膜时，就和从阴极极室反渗过过来的微量量OH-离子形成难难溶的氢氧氧化物堵塞塞离子膜。。这样一方方面使离子膜的电阻增加加，引起槽槽电压上升升，另一方方面会加剧剧OH-离子的反渗渗透而造成成电流效率率下降。在在盐水中如如果钡离子子、铁离子子含量高，，还会破坏坏金属阳极极的钛涂层层和阴极涂涂层的活性性，影响电电极使用寿寿命。此外，盐水水中氯酸根和悬浮物也能影响离离子膜的正正常运行。。有的离子子膜对盐水水中I-离子含量还还有要求，，对盐水的的纯度要求求远远高于于隔膜电槽槽和水银电电槽，盐水水一次精制制后仍不能能达到要求求，需进行行二次精制制。（一）一次次盐水精制制过程盐水中主要要杂质：原料带来的有Ca2+、Mg2+、Sr2+（锶）、Fe3+阳离子和重重金属离子子及F-、Br-、I-、SiO32-阴离子等；；由于生产上的原因而带来的杂质质，有NaOH、Na2CO3、Ba2+、ClO-、ClO3-等。1.一次盐水精制原理在生产上，，用添加过过量NaOH和Na2CO3来除掉Ca2+、Mg2+其加入顺序及化学反应应为：（先加入））Ca2++Na2CO3→CaCO3↓+2Na+（后加入））Mg2++2NaOH→→Mg(OH)2↓+2Na+生成的Mg（OH）2具有胶体性性质，刚生生成的Mg（OH）2能包住细微微分散的CaCO3晶状物而使使沉降速度度加快，而而在上述沉沉降过程中中，有些杂杂质如BaSO4颗粒及其他他金属的氢氢氧化物，，随之产生生吸附沉淀淀。经过沉降后后，盐水中中的Ca2+、Mg2+离子降到10mg/L以下，重金金属的总量量低于1mg/L。如果重金属属离子超标标，可以在在碱性盐水水中加入硫硫酸钠，重重金属离子子生成更难难容的硫化化物沉淀，，使盐水中中重金属含含量降下来来。2.生产上生成成的杂质离离子(1)Ba2+生产上需要要加入BaCl2生成BaSO4沉淀，使盐盐水中SO42-维持一定的的浓度，但但同时也带带来Ba2+的污染。要要使SO42-浓度不低于于5g/L，Ba2+离子约控制在0.2～0.3mg/L左右。目前前新的研究究表明Ba2+对膜的影响响比原先估估计的大，，故适当地地提高SO42-浓度还是有有利的。(2)ClO3-在阳极室内内发生许多多的副反应应，综合后后得3Cl2+6OH-→ClO3-+5Cl-+3H2O随着盐水闭闭路循环时时间越长，，ClO3-的浓度越高高，少量ClO3-将会透过离离子膜进入入碱内（阴阴极室），，从而腐蚀蚀蒸发设备备。必须控制ClO3-的含量保持持在合适范范围内（避避免发生透透过膜））。（3）ClO-在电解室内内，生成的的氯气会溶溶解在盐水水中并发生生以下反应应：Cl2+OH-→HCl+ClO-生成的ClO-存留在淡盐盐水中经过过真空脱氯氯或吹除脱脱氯后还有有微量的ClO-存留在淡盐盐水中。这这部分ClO-如不除去会会对过滤设设备、二次次精制设备备造成很大大危害。故必须对ClO-的含量严格格控制，以以保证在盐盐水进入二二次精制工工序前全部部除去。二次盐水精制制对一次盐水水的要求，公公司不同，要要求不完全相相同，但要求求大致相同。。如要求一次盐水水：Ca2+、Mg2+离子降到10mg/L以下，重金属的总量量低于1mg/L，SS10mg/L以下，ClO-10mg/L以下，ClO3-10g/L以下。对二次盐水的要要求是：Ca2+、Mg2+离子降到20μg/L以下，SS1mg/L以下。（二）二次盐水水精制二次精制由以以下工艺过程程构成：除ClO-一次盐水过滤调节pH值树脂吸附二次盐水1.除ClO-方法：添加亚亚硫酸钠以除除去盐水中的的次氯酸钠原理：（发生下列列化学反应））ClO-+Na2SO3→Na2SO4+Cl-一次盐水中ClO-的浓度为＜10mg/L，反应后盐水水中剩余Na2SO3浓度为＜0.005g/L，Na2SO3配制的浓度为为5%。Na2SO3过量不宜太多多，因为过量量Na2SO3多，生成SO42-也多，反尔无无益。采用自控能减少Na2SO3的用量。即采采用DCS自动控制见图图1-3。由泵送出的5%亚硫酸钠水溶溶液，通过自自动调节阀1加入盐水管道道，经过管道道混合器后与与盐水均匀混混合，其中的的一小部分进进入氧化-还原分析器，，输出的信号号去自控阀门门，调节亚硫硫酸钠加入量量。使进入盐盐水罐4的盐水绝对不含含ClO-，且过量亚硫酸酸钠也控制在在一定范围内内。从阀门5取样进行化学学分析，测得得的结果，用用来监测自控控系统的工作作情况。采用用自控，能减减少亚硫酸钠钠的用量。2.过滤盐水中的悬浮物（SS）相当一部分是是没有沉降完完全的CaCO3、Mg（OH）2、BaSO4微小颗粒，随随盐水进入螯螯合树脂塔，，将会堵塞螯螯合树脂塔的的微孔，甚至至使螯合树脂脂呈团状物，，严重时有结结块现象，从从而降低树脂脂处理盐水的的能力。经过过滤以后后微小颗粒大大部分被除去去，Ca2+、Mg2+的含量有一定定的降低，减减轻了螯合树树脂负担。目前常用碳素素管式过滤器器。其流程见见图1-4。碳素管：化学组成，无灰纯碳（（99.93%）；除强氯化化剂外，适用用于从低温到到200℃的酸性、中性性、碱性的溶溶液。操作分三步：①预涂过滤前必须在在碳素管的外外表面预先涂涂上一层厚薄薄均匀的助滤滤剂以防止盐盐水中的悬浮浮物堵塞碳素素管表面的微微孔，以提高高过滤器的过过滤性能。操操作时先通满满盐水，用泵泵将盐水和α-纤维素配制成成的悬浮液送送到过滤器中中，并且不断断循环，使涂涂层厚度达2～3mm即可。②助剂给料和助助滤把一次盐水送送入过滤器，，同时用定量量泵把与盐水水中SS质量相当的α-纤维素送入过过滤器。目的是利用α-纤维素在水中中的分散性，，使过滤器生生成的泥饼在在返洗时碎成成小块剥落。。由于α-纤维素的骨架架作用，α-纤维素和截留留在预涂层表表面的SS混合，形成新新的过滤层，，能保持一定定的孔隙率，，并且具有不可压缩缩性，从而降降低过滤阻力力和提高过滤滤速度。③清洗切换下来的过过滤器进行返返洗时将过滤滤后的精盐水水打入过滤器器的滤液室内内，再通入压压缩空气，滤滤液室内的精精盐水受到压压缩空气的压压力后迅速从从管子的内侧侧流向管子的的外侧，碳素素管外的助滤滤剂和滤饼立立即卸出。如如此返洗四次次后就可达到到再生效果。。一般情况下，，过滤器经过过48小时后，就要切换一次。一次盐水精制制过程中，为为降低盐水中中的Ca2+、Mg2+离子,需适当增加Na2CO3和NaOH的用量，除反反应外还过量量一部分。一一般含过量NaOH为0.2g/L左右，含过量量Na2CO3为0.5g/L左右。过滤后盐水中中某些指标如如下：NaOH0.2g/L；Na2CO30.5g/L；Ca2++Mg2+4mg/L；SS1mg/L；pH值10.5左右3.调pH过滤后，盐水水中的Ca2+、Mg2+含量与过滤前前相比降低了了。但还存在在没有滤掉的的CaCO3和Mg(OH)2微粒，Mg(OH)2微粒溶解的pH值为10.5，CaCO3微粒溶解的pH值为9.4。由于盐水的pH值为10.5，这些微粒无无法溶解。螯螯合树脂只能能吸附Ca2+、Mg2+，而不能吸附附微粒中的Ca、Mg成分，造成二二次盐水中的的Ca2+、Mg2+含量超标，为为杜绝这种现现象，采用添添加盐酸来降降低盐水的pH值，使Ca2+、Mg2+微粒完全溶解解，而被螯合树树脂吸附。中和用的盐酸质量：HCl≤31%（高纯）Fe2+＜10mg/LCa2++Mg2+＜0.5mg/LClO-＜5mg/L从pH=7增加到pH=8时，吸附能力力的变化率变变化最快，pH值低于7和pH值大于9时，吸附能力力的变化率逐逐渐降低，所所以中和后选选pH从8～10之间较为合适。选择时注意两点：①实际操作中，，选择哪个pH值作为控制指指标，应以树树脂塔出口Ca2+、Mg2+的测定结果来来决定。②较较低的pH值有利于SS的溶解，而较较低的pH值降低了树脂脂的吸附能力力，故一定要要以实际结果果为准。4.树脂（吸附））处理盐水螯合树脂有多多种商品牌号号，如日本CR-10、CR-11；德国LewotitTP208；法国ES-467、ES-466；中国上海D-751；中国天津D-412。其化学组成：：由母体和螯螯合基团两部部分组成母体：①苯乙烯和二二乙烯基共聚聚物；②苯乙烯式。。螯合基团：①亚胺基乙乙酸型；②氨（胺）基磷磷酸型。（1）吸附（工作原原理）：螯合树脂也是一种离子子交换树脂。。与普通的交交换树脂不同同的是它吸附附金属离子形形成环状结构构，如螯钳物物，故称螯合合树脂。螯合物又叫内内络合物，它是由中心心离子和多基基配位体形成成的，具有环环状结构的络络合物。其中M是中心离子（（金属离子）），N、O是可提供共用用电子对的原原子，中心离离子和它们形形成了两个配配位键，在适适当条件下，，生成稳定的环状结结构。螯合树脂的交交换原理是：螯合树脂脂在水合离子子作用下，交交换基团-COONa水解成COO-和Na+。在盐水精制制时，由于树脂对离子的的选择性H+＞Ca2+＞Mg2+》Na+，所以盐水中中Ca2、Mg2+就被树脂螯合合，形成稳定定性能高的环环状螯合物。。（2）脱吸、再生生当塔内树脂床床达到最大的的吸附能力时时，在流出塔塔的盐水中钙钙镁离子会急急剧增加。因因此在树脂床床还未达到最最大处理能力力时，就要再再生。树脂的再生机理，可用下面两两个方程式表表示。①钙镁树脂转变变成氢型树脂脂（洗脱）5%HCl洗树脂，pH=1时金属离子子全部洗脱脱。②氢型树脂转转变成钠型型树脂4%NaOH调节pH为14，树脂又回回到吸附前前的状态。。当二塔串联联时，A→B则A1、A2、A3、B4阀开，B1、B2、B3、A4阀关闭。当二塔串联联时，B→A则B1、B2、B3、A4阀开，A1、A2、A3、B4阀关闭。当A塔单独运转转时，A1、A4阀开，其余余阀关。当B塔单独运转转时，B1、B4阀开，其余余阀关。经精制后二次盐水质质量指标为为：NaCl浓度290～310g/LCa2+、Mg2+总量≤20ppb（20μg/L）ClO3-≤15g/LSO42-≤5g/L悬浮物（S.S）≤1ppmSiO2≤15ppm其它重金属属离子≤≤0.2ppm思考题[1]：1、用于氯碱工业的的离子交换换膜化学结结构怎样？？2、离子交换膜膜应用于电电解槽中，，如何制得得烧碱？（（原理）3、为什么要要对盐水进进行精制？？4、一次盐水水精制过程程如何进行行？5、二次盐水精精制过程由由哪几部分分构成？6、盐水二次次精制过程程有多步处处理过程组组成，为什什么第一步步是脱除次次氯酸根？？7、二次精制制过程中，，为什么要要调节盐水水pH值？如何选选择pH值范围？8、螯合树脂脂的吸附工工作原理和和交换原理理。四、离子膜膜电解工艺艺操作条件件*（一）基本概概念1.电流效率在电解过程程中，由于于在电极上上要发生一一系列副反反应，溶液液中一些杂杂质离子也也要在电极极上放电，，以及电路路漏电等因因素，电解解时的实际际产量要比比理论产量量低。实际产量与与理论产量量之比，称称为电流效效率或电流流利用率，，用η表示。在现代氯碱工工厂中，电电流效率一一般为95%～97%。影响电流效效率的因素素：①离子交换换膜的交换换容量；②电解槽结结构；③NaOH浓度；④④阳极液中中NaCl浓度；⑤电流密度度；⑥操作温度度；⑦阳极液pH值；⑧盐水中杂杂质；⑨电解槽操操作压力和和压差；⑩开停车及及电流波动动。2.槽电压及电电压效率电解时电解解槽的实际际分解电压压（或称操操作电压））叫做槽电电压。槽电压由以以下几部分分组成：V=V0+VM+η阴+η阳+IR液+IR金即理论分解解电压（V0），离子膜电压压降VM，过电压（（η阴η阳），第一类类导体的电电压降IR金，电解质溶溶液的电压压降IR液。理论分解电电压（V0）：是电解解质开始分分解时所必必需的最低低电压。它它在数值上上等于阳极极析氯电位位与阴极析析氢电位之之差。离子膜电压压降（VM）：离子膜膜的电阻造造成的电压压损失。过电压（η阴η阳）：电解时时离子的实实际放电电电位要比理理论放电电电位高，这这个差值被被称为过电电位（或超超电位）。。第一类导体体的电压降降（IR金）：电解时时电流要通通过铜、铝铝等导体进进入电解槽槽，在电解解槽中电流流还要通过过阴极和阳阳极，由于于这些导体体都有电阻阻，因此在在电流通过过时就要造造成电压损损失（即电电压降）。。电解质溶液液的电压降降IR液：溶液具有有电阻，也也会造成电电压的损失失。影响槽电压压的主要因因素：①膜自身结结构；②电电流密度；；③氢氧化钠钠浓度；④④两极间距距；⑤阴阳极液液循环量；；⑥温度；；⑦盐水中杂杂质；⑧槽结构，，特别是阴阴、阳极的的活性涂层层；⑨开停车次次数；⑩电解槽压压力和压差差；⑾阳极液液pH值；⑿阳极液NaCl浓度。3.电解电耗（（电能效率率）电解是利用用电能来进进行化学反反应而获得得产品的过过程。因此此，产品消消耗电能的的多少，是是工业生产产中的一个个极为重要要的技术经经济指标。。电能常用用kWh（度）来表表示。W—直流电耗，，kWh/tNaOH；V—槽电压，V；η—电流效率，，%；1.492—NaOH的电化当量量，g/（A·h）影响电解电电耗的主要要因素：①电流密度度的影响；；②NaOH浓度；③③电解技术术带来的能能耗降低。。思考题[2]：1、什么是电电流效率?影响电流效效率的因素素有哪些?2、什么是槽槽电压？槽槽电压由哪哪几部分构构成?影响槽电压压的因素有有哪些?3、什么是电电能效率?影响电解电电耗的因素素有哪些?（二）操作条件**1．盐水质量量从图1-8可知，当盐盐水中钙镁镁等杂质含含量增加时时，可以明明显地观察察到电流效效率的下降降。长期的钙镁镁等杂质含含量超过控控制指标，，将造成膜膜性能不可可逆的恶化化，从而缩缩短膜的使使用寿命。由图1-9可见，只要要把盐水中中的钙镁离离子总量保保持在20ppb以下，就能保证证膜的使用用时间和保保持较高的的电流效率率。2．阴极液NaOH的浓度从图1-10可见，阴极极液中NaOH浓度与电流流效率的关关系存在一个极极大值。当阴极液NaOH浓度上升时时，膜的含含水率就会会下降，膜膜内固定离离子浓度随随之上升，，膜的交换容量变变大，因此电流流效率就上上升。但是是随着NaOH浓度继续升升高，由于于OH-离子的反渗作用，膜中的OH-离子浓度也也增大。当当NaOH浓度超过35～36%以后，膜中中OH-离子浓度增增大的影响响就起决定定作用，OH-要反渗到阳阳极侧，使使电流效率率明显下降降。阴极液中NaOH浓度对槽的的影响，一一般是浓度度高槽电压压也高。当当碱浓度上上升1%时，槽电压压就要增加加0.014V，因此长期期稳定地控控制阴极液液中的NaOH浓度是非常常重要的。。为了获得较较高的电流流效率，对对不同制碱碱浓度要使使用不同交交换容量的的膜。Flemion230膜（其IEC=1.44mmol/g）用于制造造35%左右浓度的的NaOH时，可得到到较高的电电流效率。。3.阳极液NaCl浓度如图1-11所示，当阳阳极液中NaCl浓度太低时时，对提高高电流效率率、降低碱碱中含盐都都不利。这是由于水水合钠离子子中结合水水太多，使使膜的含水水率增大，，导致阴极极室的OH-容易反渗透透，使电流流效率下降降。也使阳阳极液中的的Cl-容易通过扩扩散迁移到到阴极室，，导致碱液中NaCl含量增大。如果长时时间地在低低的NaCl浓度下运转转，会使膜膜发生膨胀胀，严重时时导致起泡泡、分层，，出现针孔孔而使膜遭到破坏坏，NaCl浓度＜50g/L时，膜永久久破坏。但但阳极液中中NaCl浓度也不宜宜太高，否否则会引起起槽电压上升升。因此，通通常在生产产中宜将阳阳极液中NaCl浓度控制在在210±10g/L为好，至少少不应低于于170g/L。4.阳极液pH值阴极液中的的OH-通过离子膜膜向阳极室室反渗，不不仅直接降降低阴极电电流效率，，而且反渗渗到阳极室室的OH-还会与溶解解于盐水中中的氯发生生一系列副副反应，使使阳极的电电流效率下下降。采用用向阳极液液中添加盐盐酸的方法法，可以将反渗过来来的OH-与HCl反应除去，从而提高高阳极电流流效率，还还可降低氯氯中含氧和和阳极液中中氯酸盐(NaClO3)含量。如果膜的性性能好，OH-几乎不反渗渗，则在阳阳极液内就就不必加盐盐酸。但是是阳极液的的酸度也不不能太高。。一般控制pH值在2～5之间。因为当pH值小于2时，溶液中中的H+离子会将离离子膜的阴阴极一侧羧羧酸层中的的Na+离子取代，，造成Na+的迁移能力力下降而破破坏膜的导导电性，膜膜的电压降降很快上升升并造成膜膜永久性的的破坏。5.电解液的温温度每一种离子子膜都有一一个最佳操操作温度范范围，在这这一范围内内，温度的的上升会使使离子膜阴阴极一侧的的孔隙增大大，使钠离离子迁移数数增多，有有助于电流流效率的提提高。每一种电流流密度下都都有一个取取得最佳电电流效率的的温度点，见表1-2及图1-12。表1-2一定电流密密度下的最最佳操作温度电流密度，A/dm2温度范围，（℃）3085～902075～801065～70但温度不能低于65℃，否则电槽槽的电流效效率将会发发生不可逆逆转的下降降。这是因因为温度过过低时，膜膜内的-COO-离子与Na+离子结合成成-COONa后，使离子子交换难以以进行，或或者说使膜的离子交换容容量下降。同时阴极一一侧的膜由由于得不到到水合钠离离子而造成成脱水，使使膜的微观观结构发生生不可逆转转的改变，，膜对OH-离子的反渗渗的阻挡能能力减弱。。因此电流流效率就随随之急剧下下降。以后后即使再提提高温度，，膜的性能能也难以恢恢复。因此此在操作中一一定要防止止电槽的温温度不能过过低。如果在操作作范围内适适当升高温温度，则可可以使膜的的孔隙增大大而有助于于槽电压降降低，在一一般情况下下，温度上上升10℃，槽电压可可降低50～100mv。但是槽温不能太太高（92℃以上）,否则会产生生大量水蒸蒸气而使槽槽电压上升升。因此在生产中根根据电流密密度，常将将槽温控制制在70～90℃之间。6.停止供水或或供盐水的的影响阴极液中NaOH浓度是用加加入纯水的的量来控制制的。如果果加水过多会造成NaOH浓度太低，不符合生生产的需要要。如果加水太少，则会造成成NaOH浓度太高。就目前工工业化的离离子膜而言言，NaOH浓度长期超超过37%(wt)，会造成成电流效率率永久性的的下降。如果对电解解槽停止供应盐盐水，槽电电压就会上上升很高，电流效率率则下降很很快。在重重新供应盐盐水后，槽槽电压和电电流效率则则会逐渐恢恢复到原有有水平。五、离子膜膜电解槽离子膜电解解槽主要是是由阳极、阴阴极、离子子膜和电解解槽等组成成。电解槽的电电极面积，，单极槽为0.2～3m2，复极槽为1～5.4m2。电极面积越越大，离子子膜的利用用率也越高高（一般为为74%～93%），维修费费用亦省，，电解槽的的厂房面积积也小。电解槽的槽框有金属的，，也有橡胶胶或增强塑塑料的。金属：初建费用大大，但经久久耐用，可可达十年以以上，且日日常的维修修费用低；；橡胶或增强强塑料：初建费用低低，一般可用2～4年，但维修费用用较大。工业电解槽槽设计和制制造要考虑虑其经济效效益，必须须达到五个目标：①能耗低，每每吨电耗2150～2350kWh；②容易操作和和维修；③制造成本低低，使用寿寿命长；④膜的使用寿寿命长；⑤运运转安全。。电解槽的分类：①按电解槽槽的供电方方式分类：：单极式和复复极式。单极槽：直流供电电电路并联；各单元槽槽的电压相相等；各单元槽的的电流之和和即为单极极槽的总电电流，单极槽的特特点是低电电压、大电电流操作。。复极槽：每个单元元槽的电路路串连；电流相等等；电解槽总电电压则为各各单元槽电电压之和。。复极槽的特特点是低电电流、高电电压操作运运行。②按极间距大大小对膜电电解槽的分分类，有四四种类型：：常极距膜膜电解槽；；小极距膜膜电解槽；；零极距膜膜电解槽；；膜-电极一体化化。电解槽特点点：①零极距：采用膜与与电极紧密密接触的构构造，使电电极部分的的电流流向向尽可能短短。电流密密度分布均均匀，电压压损失降低低。②膜的表面涂涂有无机物物，电解产生生的气体在在零极距情情况下能很很快逸出不不致因空气气而影响槽槽电压。③③阴极用软钢制造采采用旭硝子子公司独有的涂层层技术，使使氢过电压压降低。涂层是电电沉积镍，，雷尼镍合合金粉末复复合层。④④构造简单，，具有体积积小，可靠靠性高的优优点，每台槽的的生产能力力可根据生生产要求任任意改变。。电解槽用离子膜的要要求：①高度的化化学和物理理稳定性；；②具有较低低的膜电阻阻；③具有较低低的电解质质扩散及水水的渗透；；④要有很高高的离子选选择透过性性；⑤具有足够够的强度和和形状稳定定性；⑥具有较低低的价格。。思考题[3]：1、试分析盐盐水中杂质质对电解电电流效率的的影响？并并确定用于于离子膜电电解的盐水水应达到怎怎样的质量量要求？2、试分析电解槽中阴阴极液NaOH浓度对电解电流流效率的影影响？3、试分析电解槽中阳阳极液NaCl浓度对电流效率率、槽电压压和碱中含含盐量的影影响？并确确定阳极液液NaCl浓度。4、试分析电电解槽中阳阳极液pH值对电解的的影响？并并确定适宜宜的pH值范围？5.电解槽用离子子膜的要求求?六、除氯酸酸盐和淡盐盐水脱氯从电解槽出出来的淡盐盐水中，含含有游离氯氯及少量次次氯酸钠和和氯酸钠，，在螯合树树脂塔中会会导致树脂脂中毒，且且无法再生生，对碳素素烧结管及及其他设备备均有腐蚀蚀作用，还还会阻碍一一次盐水工工序中沉淀淀物的形成成。因此，，盐水在进进入这些设设备前必须须先将这些些杂质除去去。脱除的方法法有两种：①真空法脱脱氯和化学学脱氯结合合；②空气吹除除法和化学学脱氯结合合。（一）真空空法脱氯化学反应方方程式：NaClO+2HCl→→Cl2+NaCl+H2ONaClO3+6HCl→→3Cl2+NaCl+3H2ONa2SO3+Cl2+H2O→→Na2SO4+2HCl(碱性性时时还还原原性性强强)从电电解解槽槽阳阳极极室室流流出出来来的的淡淡盐盐水水，，先用用盐盐酸酸分分解解其其中中氯氯酸酸盐盐，然然后后送送到到脱脱氯氯塔塔的的顶顶部部，，用用真空空脱脱氯氯方法法使使游游离离氯氯解解吸吸脱脱出出。。经经这这样样处处理理后后的的淡淡盐盐水水中中，，游游离离氯氯的的含含量量约约50mg/L，送送入入脱脱氯氯淡淡盐盐水水贮贮槽槽后后，，加加20%氢氧氧化化钠钠将将盐盐水水的的pH值调调节节至至8～9，然然后后再再用Na2SO3溶液液进进一一步步除去去残残余余的的游游离离氯氯，被被除除去去氯氯的的淡淡盐盐水水用用泵泵送送往往一一次次盐盐水水工工段段重重新新饱饱和和。。盐酸酸分分解解→→真真空空脱脱氯氯→→Na2SO3除余余氯氯脱氯氯塔塔条条件件：压力力82.7～90.7kPa；温度度50～60℃℃；T入85℃℃。脱氯氯后后淡淡盐盐水水的的质质量量指指标标为为：：NaCl含量量210±±10g/L含盐盐酸酸量量0.1～0.2g/L游离离氯氯＜＜0.02g/L温度度70～80℃℃（二二））空空气气吹吹除除法法淡盐盐水水加入入盐盐酸酸后，，流流到到淡淡盐盐水水罐罐。。用用淡淡盐盐水水泵泵，，将将淡淡盐盐水水打打入入脱脱氯氯塔塔，，在在填填料料表表面面和和鼓鼓风风机机鼓鼓入入的的空气气进行行逆逆流流接接触触，，溢溢出出的的氯氯气气随随着着空空气气流流出出，，含含氯氯量量约约为为2%～3%。脱氯氯后的的淡淡盐盐水水流流程程和和真真空空法法相相似似。。加加入入20%氢氧氧化化钠钠将将盐盐水水的的pH值调调节节至至8～9，再再加入入Na2SO3溶液液和和剩剩余余的的游游离离氯氯反反应应，，被被除除去去氯氯的的淡淡盐盐水水用用泵泵送送往往一一次次盐盐水水工工段段重重新新饱饱和和。。鼓鼓入入的的风风量量约约为为淡淡盐盐水水量量的的5～7倍，，如如能能达达10倍，，则则效效果果更更好好，，但但热热能能损损耗耗大大。。盐酸酸分分解解→→空空气气脱脱氯氯→→Na2SO3除余余氯氯出脱脱氯氯系系统统淡淡盐盐水水工工艺艺指指标标：NaCl210±±10g/L含盐盐酸酸量量0.1～0.2g/L游离离氯氯＜＜0.02g/L温度度70～80℃空气气法法特特点点：：吹除除法法脱脱氯氯，，工工艺艺简简单单、、设设备备少少、、易易操操作作，，但但需需配配氯氯气气吸吸收收装装置置，，吸吸收收废废气气中中的的氯氯气气，，符符合合环环保保要要求求后后排排放放。。氯氯气气回回收收率率低低于于真真空空脱脱氯氯法法。。操操作作优优于于真真空空法法，，如如有有问问题题易易于于查查找找，，若若设设备备能能力力够够，，只只要要风风量量、、酸酸度度、、温温度度合合适适。。脱脱氯氯后后淡淡盐盐水水中中氯氯含量量低低于于10mg/L。废气气吸吸收收工工艺艺同同时时副副产产NaClO，即即2OH-+Cl2→ClO-+Cl-+H2O由脱脱氯氯和和生生产产装装置置来来的的废废气气，，经经风风机机加加压压后后，，进进入入填填料料塔塔和和喷喷淋淋的的碱碱液液接接触触，，氯氯气气被被吸吸收收，，除除去去氯氯的的废废气气由由塔塔上上部部烟烟囱囱排排走走，，碱碱液液循循环环使使用用，，吸吸收收时时产产生生的的热热量量由由冷冷却却器器移移走走。。次次氯氯酸酸钠钠浓浓度度达达到到一一定定浓浓度度后后送送用用户户或或贮贮罐罐。。七、、工工艺艺流流程程（一一））单单极极槽槽离离子子膜膜电电解解工工艺艺流流程程各种种单单极极槽槽离离子子膜膜电电解解流流程程虽虽有有—些差差别别，，但但总总的的过过程程大大致致相相同同，，采采用用的的设设备备及及操操作作条条件件也也大大同同小小异异。。图1-18为旭旭硝硝子子单单极极槽槽离离子子膜膜电电解解工工艺艺流流程程简简图图。。（二二））复复极极槽槽离离子子膜膜电电解解工工艺艺流流程程各种种复复极极槽槽离离子子膜膜电电解解流流程程虽虽有有一一些些差差别别，，但但总总的的过过程程大大致致相相同同，，采采用用的的设设备备及及操操作作条条件件也也大大同同小小异异。。图1-19为旭旭化化成成复复极极槽槽离离子子膜膜电电解解工工艺艺流流程程简简图图。。八、、液液碱碱的的处处理理(一)碱液液的的蒸蒸发发碱液液的的蒸蒸发发与与所所有有的的蒸蒸发发过过程程一一样样，，是是借借加加热热作作用用（（一一般般用用蒸蒸汽汽））来来提提高高碱碱液液的的温温度度，，使使溶溶液液中中所所含含的的溶溶剂剂（（水水））部部分分气气化化，，以以提提高高溶溶液液中中溶溶质质碱碱的的浓浓度度的的物物理理过过程程。。离子子膜膜法法电电解解碱碱液液具具有有以以下下特点点：（1）碱碱液液浓浓度度高高，，NaOH含量量在在29%～35%。（2）碱液中NaCl含量少，NaCl含量一般在在30～50mg/L。（3）碱液中氯氯酸盐含量量低，NaClO3含量一般在在15～30mg/L。对于离子膜膜法碱液的的蒸发流程程的选择大大体上分为为下面几个方面：①效数的选选择；②蒸蒸发器形式式的选择；；③顺逆流流工艺流程程的选择；；④循环环方式的选选择。1、效数的选择择表1-3蒸汽1t水耗气量与与效数的关关系在投资回收收率最佳的的情况下，，选用尽可可能多的效效数蒸发器器，以求产产品成本最最低，从而而获得最大大的经济效效益。效数单效双效三效汽耗，t1.1～1.150.6～0.650.4～0.452、蒸发器的的选择

蒸发器

自然循环强制循环

循环不循环内循环式外循环式升膜式降膜式直流式旋转刮板式内热式外热式3、顺逆流工工艺选择更多的趋向向选择逆流工工艺，其理由如如下：（1）采用逆流流蒸发较顺顺流蒸发可可以更充分地利利用加热蒸蒸汽的热量量，这是由于于逆流次级级效蒸发器器的碱液沸沸点较低（（浓度低）），可以利利用前效加加热器的蒸蒸汽冷凝液液预热进本本效的碱液液，并可使使其闪蒸蒸蒸发产生二二次蒸汽，，用于次级级效加热，，这样相应应增加了各各效的加热热蒸汽量。。其次是本本效排出的的蒸汽冷凝凝液温度，，逆流较顺顺流要低，，因此也增增加了温差差，从而提提高了蒸汽汽的热利用用率。（2）由于碱液与与蒸汽为逆逆流流向，，这样可以以使低粘度度的碱液在在低温下沸沸腾，高浓浓度、高粘粘度的碱液液在高温下下沸腾，从从而提高了传热热系数，减少了设设备的加热热面积，减减少了投资资。4、循环方式式的选择为了得到较较高的传热热系数在自自然循环与与强制循环环蒸发器的的选择上，，推荐采用用强制循环蒸蒸发器。现开始逐逐渐广泛采采用不循环环蒸发器。。即升膜、、降膜或旋旋转薄膜蒸蒸发器，这这些新型蒸蒸发器都具具有优良的的工艺操作作性能。蒸发流程有有：（1）单效蒸发发流程①单效升升膜蒸发器器流程；；②单效旋旋转薄膜蒸蒸发流程。。（3）三效蒸发流流程①三效顺流流强制循环环流程；②②三效逆流流强制循环环流程；③③三效降膜膜逆流蒸发发流程。（2）双效蒸发流流程①双效顺流流流程；②②双效逆流流蒸发流程程；③降膜膜式双效逆流蒸发流程（二）固体烧烧碱1、间歇锅式式蒸煮法制制碱铸铁锅被腐腐蚀生成棕棕黄色的FeO，再继续氧氧化生成棕棕红色的Fe2O3，与空气中中氧反应，，生成易溶溶于碱的物物质Na2FeO4，颜色为蓝蓝绿色。铸铁中的杂杂质锰生成成粉红色的的MnO、黑色的MnO2和蓝色的Na2MnO4，这些化合合物都易溶溶于碱液中中。随着碱液温温度的提高高，金属杂杂质被氧化化，碱液的的颜色也发发生变化，，低温时碱碱液呈蓝色色或绿色，，高温时呈