膜極距技術(shù)應(yīng)用中出現(xiàn)問題的分析與技術(shù)改進(jìn)

劉秀明，王恒

(藍(lán)星(北京)化工機械有限公司，北京 100176)

【電解】

膜極距技術(shù)應(yīng)用中出現(xiàn)問題的分析與技術(shù)改進(jìn)

劉秀明*，王恒

(藍(lán)星(北京)化工機械有限公司，北京 100176)

膜極距；電流密度；彈性陰極；陰極涂層；吸附；覆蓋；過電位；循環(huán)結(jié)構(gòu)；溫差；濃差；梯度；鹽水；雜質(zhì)；電流效率

對膜極距結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行說明，分析了該技術(shù)應(yīng)用后出現(xiàn)過的一些問題，闡述了通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)解決問題的技術(shù)方法，并強調(diào)指出：在高電流密度條件下，只有降低鹽水雜質(zhì)提高鹽水品質(zhì)，才能保證離子膜正常的使用和穩(wěn)定的生產(chǎn)運行。

經(jīng)過10年的探索和努力，膜極距技術(shù)應(yīng)用得到了全面完善和很大提高。近期，藍(lán)星(北京)化工機械有限公司生產(chǎn)的最新技術(shù)裝置在國內(nèi)某用戶開車數(shù)據(jù)顯示：運行電流密度在5.5 kA/m2且槽溫只有81 ℃時，平均單元電壓在3.00 V左右，按此數(shù)據(jù)計算噸堿電耗可低于2 000 kW·h，性能數(shù)據(jù)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。電壓的降低可使電解電流密度相應(yīng)提升，設(shè)備投資以及膜和電極的消耗和維護(hù)成本也同比降低，膜極距技術(shù)已經(jīng)得到氯堿行業(yè)廣大用戶的高度認(rèn)可和幾乎全面應(yīng)用。

但是，任何技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品的更新?lián)Q代都可能經(jīng)歷曲折，膜極距技術(shù)的應(yīng)用也同樣經(jīng)歷了不斷改進(jìn)和完善的過程，是在不懈努力后才取得了今天用戶的認(rèn)可。下面對膜極距技術(shù)發(fā)展過程中曾出現(xiàn)過的一些問題，分析判斷和解決這些問題的原理和方法，以及取得的成功經(jīng)驗加以介紹。

1 膜極距與有極距的結(jié)構(gòu)解析

因電解反應(yīng)、電解室結(jié)構(gòu)、工藝條件以及離子膜的使用需求，離子膜燒堿電解裝置運行時陰極室內(nèi)壓力均大于陽極室，離子膜貼合在陽極表面。在當(dāng)今較多采用的自然循環(huán)結(jié)構(gòu)離子膜電解裝置上，陰陽極室間的氣相壓差一般不超過5 kPa[1]。

之前的有極距結(jié)構(gòu)，為了防止因陰陽極高度制造的精度誤差而產(chǎn)生對膜的擠硌損傷，陰陽極之間留有一定的縫隙，我們稱之為“極距”。由于陰陽極之間保持微小距離，陰陽極室之間的氯氫壓差是形成離子膜貼在陽極網(wǎng)面上的唯一作用力。

早期的膜極距結(jié)構(gòu)只是在有極距結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的植入性技術(shù)改造，是單純的將原有的極間縫隙用陰極彈性體進(jìn)行填充，來消除極間距離和液體電壓降，我們稱之為第一代膜極距裝置。它讓我們和用戶享受了電解電壓大幅降低的成功，同時也帶給了我們對電流密度和產(chǎn)能提升的期待[2]。

但是，隨著運行電流的提升，輸入介質(zhì)增多，電解室內(nèi)的產(chǎn)物和熱量也隨之增加，如果原有內(nèi)部結(jié)構(gòu)不進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計變化，必然不能滿足更高的氣液析出條件和更快的介質(zhì)流速需求，也就不能使電極表面更高的反應(yīng)溫度得以有效擴散，介質(zhì)濃度更均布。這是必須面對的一個重要問題。

另外一個問題，在膜極距結(jié)構(gòu)中，離子膜貼到陽極上時不但仍然受氣相壓差的作用，還增加了彈性陰極本身對膜的接觸壓力作用，這就使非金屬高分子材料構(gòu)成的離子膜不僅要承受兩側(cè)氣相壓差形成的壓力，同時處于兩種金屬材料構(gòu)成的電極網(wǎng)的壓力接觸狀態(tài)，使離子膜在膜極距結(jié)構(gòu)中受到更大的力，這個力要在滿足膜的穩(wěn)定狀態(tài)需要的同時，低于膜所能承受的強度極限。

2 離子膜損傷問題的原因和解決

在膜極距電解槽應(yīng)用初期，離子膜出現(xiàn)較多損傷導(dǎo)致電流效率降低和膜的更換修補數(shù)量增加，因此給用戶帶來的膜使用壽命縮短問題較普遍。根據(jù)對不良狀況的分析，我們認(rèn)為原因不是單一的，是綜合因素導(dǎo)致了問題的產(chǎn)生[3]。

2.1 出槽電解液溫度的控制

電解室內(nèi)合理的溫度控制非常重要。較低的溫度會使離子膜處于相對收縮狀態(tài)，膜電阻相對較大，膜電壓也較高，但此種情況下膜的電流效率也相對較高。雖然較高的溫度會使電解電壓降低，但也并非越高越好。極端高溫會使電解液中的水分出現(xiàn)汽化，電壓會明顯且快速上升，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重危害。另外，高溫狀態(tài)的離子膜強度降低，容易出現(xiàn)損傷而縮短使用壽命。

出槽堿液溫度是監(jiān)測和控制反應(yīng)溫度的一個常規(guī)方式，我們稱之為“槽溫”。之前的有極距結(jié)構(gòu)電解裝置，一般將槽溫控制在90℃以下，而且力求接近這個溫度。這是根據(jù)設(shè)計實驗測試和大量的運行經(jīng)驗數(shù)據(jù)所得，是反應(yīng)結(jié)構(gòu)條件和電流密度匹配設(shè)計的合理結(jié)果。在此溫度控制條件下，可以保證離子膜與電極之間的主反應(yīng)區(qū)域，既不出現(xiàn)高溫汽化異常狀況，又能保證電耗較低。

膜極距結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用初期，延用了原有的槽溫控制法則，甚至在槽溫低于85 ℃時，還會通過換熱器提高陰極液循環(huán)溫度等手段來提高槽溫，以期獲得更低的槽電壓。

但是，隨著離子膜更換頻次的增加，通過觀察分析認(rèn)為：溫度過高是離子膜出現(xiàn)強度問題的一個重要影響因素。

在電解反應(yīng)時，氣體的析出以及離子交換反應(yīng)是在膜極之間進(jìn)行的，而在膜極距結(jié)構(gòu)中，膜極之間的縫隙已被減小到了極限，復(fù)雜的陰極結(jié)構(gòu)更加狹窄而致密，電解反應(yīng)區(qū)域內(nèi)外的傳質(zhì)、傳熱和傳速條件變差，加之電流密度提高，反應(yīng)層間溫差梯度、濃差梯度以及氣液分布梯度加大，所控制的槽溫(外界溫度)與膜極之間的實際反應(yīng)溫度差異加大，當(dāng)離子膜要承受比之前的有極距結(jié)構(gòu)槽型更高的電解溫度時，強度有所降低，一些客觀因素導(dǎo)致了更多的損傷現(xiàn)象。

根據(jù)上述分析，將膜極距裝置運行的槽溫控制從原來的85～90 ℃降低到85 ℃以下，離子膜的使用條件得到了改善，使用狀態(tài)良好，壽命延長。

2.2 陽極表面不良狀態(tài)的改善

如前所述，由于膜極距結(jié)構(gòu)中彈性陰極的作用，離子膜與陽極網(wǎng)的貼合力度有所增加，也對陽極表面狀態(tài)有了更高的要求。膜極距技術(shù)應(yīng)用初期，電極與導(dǎo)電筋條的焊點一般采用手工點焊，突出電極網(wǎng)面的焊點很難檢出。另外，很多用戶裝置升級換代，在有極距結(jié)構(gòu)裝置進(jìn)行膜極距化時，輕視了陽極長期運行后產(chǎn)生的網(wǎng)面修補和波浪變形等局部點狀或線形缺陷對離子膜可能產(chǎn)生的損傷。

針對這個問題，在電解槽進(jìn)行維修改造和升級換代時，要制定針對性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，購置和使用室框及網(wǎng)面立式自動校平機等先進(jìn)設(shè)備，電極手工焊接改為多頭點焊機自動焊或激光焊接，校平或更換達(dá)不到精度要求的舊陽極，采用這些技術(shù)手段使陽極表面狀態(tài)達(dá)到膜極距結(jié)構(gòu)要求。

2.3 彈性陰極結(jié)構(gòu)壓力的改變

對透氣檢測超標(biāo)的離子膜顯微觀察發(fā)現(xiàn)：受擠硌后膜的組織變薄，繼而形成的微孔可能散布在膜的不同位置。我們分析認(rèn)為，除了上述溫度因素影響之外，彈性體設(shè)計不合理彈性陰極過厚過高，產(chǎn)生了過大的膜面壓力也是一個較重要的設(shè)計問題。

早期的設(shè)計者認(rèn)為，陰陽極網(wǎng)將離子膜夾得越緊密，電解電壓才會更低，所以在原有有限的膜極之間縫隙中使用了多層大波高鎳絲網(wǎng)疊加填充。由于彈性陰極的過度壓縮，使反作用于離子膜的面壓力過大而超出了膜所能承受的極限。這種情況下，開始曾采取過碾壓減薄措施，但由于經(jīng)過碾壓的陰極結(jié)構(gòu)雖然極高下降，但彈性體的彈性模量卻大大提高，膜所受的擠壓力并不能減小，最終收效甚微。

根據(jù)大量運行數(shù)據(jù)的整理和分析以及離子膜受力損傷試驗，得到了離子膜所能承受的極限壓力數(shù)據(jù)。結(jié)合膜極之間結(jié)構(gòu)條件，進(jìn)行了多種波形、波高、絲徑、網(wǎng)密度的組合條件試驗，總結(jié)彈性體力學(xué)數(shù)據(jù)，選取出適合離子膜受力條件且在反復(fù)壓縮后仍有良好回彈高度和面壓數(shù)據(jù)的網(wǎng)型，通過優(yōu)化彈性設(shè)計取得了非常滿意的結(jié)果。

2.4 陰極斷絲的消除

陰極彈性體由鎳絲編制并軋制，如果網(wǎng)形設(shè)計不合理，極易產(chǎn)生斷絲。電解運行使用中，斷頭會刺破離子膜造成針孔損傷，而且絲頭還可能使陰陽極短路，強電流產(chǎn)生的高溫更會使離子膜的針孔加大。作為涂層載體的陰極面網(wǎng)也是由鎳絲編織的高密度平網(wǎng)，在離子膜出現(xiàn)針孔時極易產(chǎn)生腐蝕損壞而使電極壽命終止。膜極距應(yīng)用初期，大家只能靠加大檢查力度被動地減少問題的出現(xiàn)。

針對上述問題，對彈性陰極做了充分的設(shè)計考慮。所用鎳絲絲徑的加大可減少蝕斷，增加耐腐蝕壽命，以弧形為主的軋形設(shè)計可獲得優(yōu)良的彈性曲線，用特殊工程材料制作的專用嚙合軋輥使鎳絲免受擠硌產(chǎn)生的屈服性變形，陰極零斷絲有效地消除了對膜的損傷。

3 離子膜上部變薄及邊緣針孔問題的原因分析和解決

在早期的膜極距電解槽使用時，曾出現(xiàn)離子膜邊緣特別是上部邊緣變薄的問題，甚至形成針孔狀連續(xù)損傷，也是離子膜壽命降低的一個重要特征。我們根據(jù)離子膜上邊緣損傷特征，結(jié)合多年來的專業(yè)知識，對電解反應(yīng)狀態(tài)做了深入分析，認(rèn)為：在較高的運行電流條件下，電解反應(yīng)室上部氣液聚集量增加，膜兩側(cè)壓力和壓差產(chǎn)生變化，膜的松緊程度也隨溫度和濃度的變化而產(chǎn)生變化，加之在電解室密封擠壓時橡膠墊片邊緣形態(tài)發(fā)生變化，致使膜邊緣產(chǎn)生較大應(yīng)力變化，使離子膜上部邊緣擠壓拉伸變薄甚至形成連續(xù)針孔。針對這個問題，對電解室氣液導(dǎo)出與分離結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系列改進(jìn)。

首先對橡膠密封墊片的結(jié)構(gòu)和外形作了針對性的改進(jìn)，消除了密封面鎳帶凸起造成的墊片局部擠壓應(yīng)力和過度變形，并改進(jìn)陰陽極網(wǎng)邊緣結(jié)構(gòu)，使氣液流動空間加大。

另外，將陽極室上邊緣氣液導(dǎo)出口位置上移，氣液聚集區(qū)也隨之上移，使離子膜上邊緣避開最高氣液比介質(zhì)區(qū)域，反應(yīng)條件得到改善。

將電解室上部條形氣液導(dǎo)出口加長并設(shè)置第二通道、出口接管口徑加大、在氣液匯集分離盒內(nèi)設(shè)置擋板，消除液體聚集和回流阻力，使氣液單向?qū)С隽鲃痈〞?，從結(jié)構(gòu)上減小氣液導(dǎo)出阻力，降低電解室上部氣液比，減小聚集壓力和波動，防止發(fā)生喘流現(xiàn)象，有效地改善了離子膜上邊區(qū)域的反應(yīng)狀態(tài)。

4 提升電流密度的結(jié)構(gòu)條件

4.1 內(nèi)部自然循環(huán)結(jié)構(gòu)變化

在離子膜法食鹽水電解中，不同電流強度條件下的電解反應(yīng)狀態(tài)會有所不同，較高的電解電流密度時，電極表面反應(yīng)所生成的熱量更多、濃度變化也會更快。早期結(jié)構(gòu)設(shè)計時目標(biāo)電流密度較低，如果只是單純膜極距化并提高電流密度運行，受結(jié)構(gòu)條件決定的電解傳質(zhì)、傳速和傳熱條件所限，電極和膜表面的主反應(yīng)區(qū)域的鹽水濃度降低速度加快，堿濃度也會更高，局部溫度會更高，這些不良反應(yīng)狀態(tài)，導(dǎo)致電解反應(yīng)狀態(tài)不良和膜的組織狀態(tài)變化、電流效率降低，甚至使膜和電極的壽命損失。

我們通過流場模擬及試驗測試，優(yōu)化循環(huán)結(jié)構(gòu)，使電解室內(nèi)部自然循環(huán)量和介質(zhì)流動速度增加，在較高的電流密度條件下，具有最佳反應(yīng)狀態(tài)。電解室內(nèi)溫差梯度、濃差梯度以及氣液比等關(guān)鍵性能數(shù)據(jù)均達(dá)到了更佳指標(biāo)，新的膜極距結(jié)構(gòu)裝置工業(yè)化生產(chǎn)運行表明：整體運行穩(wěn)定，性能水平很高[4]。

4.2 陰極緩沖結(jié)構(gòu)的傳質(zhì)條件

前文從改善陰極結(jié)構(gòu)壓力方面分析和解決了膜的損傷問題，這里所要說明的是復(fù)雜的陰極彈性結(jié)構(gòu)對傳質(zhì)、傳速和傳熱的影響，同樣對電解性能以及離子膜和電極壽命非常重要。早期結(jié)構(gòu)中，大家只關(guān)注了陰極彈性體的力學(xué)作用，實際上，因其在電解室內(nèi)所處的位置非常關(guān)鍵和敏感，其波紋結(jié)構(gòu)形態(tài)對電解性能也有很大的的影響。

在彈性體設(shè)計和軋制中，著重遵循流體力學(xué)原理，努力改善電解反應(yīng)條件。從網(wǎng)形密度、絲間接觸導(dǎo)電狀態(tài)、氣液析出位置和析出通道、氣液循環(huán)走向、軋形方向等多方面考慮，努力使結(jié)構(gòu)更有利于電解溫度的傳導(dǎo)、介質(zhì)濃度的傳導(dǎo)以及介質(zhì)速度的傳導(dǎo)，消除高溫汽化、減小反應(yīng)層氣體析出阻力，槽內(nèi)溫差和濃差梯度更小、氣液比更低、結(jié)構(gòu)電阻更小、電流分布更均勻，獲得了更穩(wěn)定的電解反應(yīng)狀態(tài)。

4.3 循環(huán)分離位置的變化

槽內(nèi)自然循環(huán)結(jié)構(gòu)的高度位置非常重要，循環(huán)位置過高會增大上部氣液匯集、局部壓力增加，嚴(yán)重時還會有出口氣液分離滯后產(chǎn)生泡沫狀排出現(xiàn)象。而循環(huán)位置過低，會使上部氣液過早分離、氣液比加大，使電解性能降低且影響膜的壽命。在循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，以運行試驗結(jié)果為依據(jù)、流場模擬計算為手段，確定氣液循環(huán)高度的臨界點，使槽內(nèi)氣液處于良好的混合狀態(tài)，而出槽氣液在分離盒內(nèi)徹底分離，取得了穩(wěn)定的氣液流動狀態(tài)和良好的反應(yīng)狀態(tài)。

5 電解電壓升高的影響因素分析

5.1 陽極不是電壓異常上升的突出因素

槽電壓始終是大家所最關(guān)心的運行參數(shù)，但不同時期和不同槽型的關(guān)鍵影響因素卻有所不同。陽極因其穩(wěn)定的氧化反應(yīng)環(huán)境和成熟的熱氧化涂層技術(shù)，可以保持穩(wěn)定的性能，只有使用析氯過電位更低價格更高的貴金屬(如Pt)涂層才能獲得更低的電解電壓。

5.2 金屬離子覆蓋導(dǎo)致過電位升高

除陽極電壓之外，陰極電壓和膜電壓是影響電解電壓的另外兩大因素。基于陰極的特殊結(jié)構(gòu)，陰極的電壓特性是一個新的話題。在膜極距技術(shù)廣泛應(yīng)用后，陰極電壓在槽電壓出現(xiàn)異常時的影響程度并不低于離子膜，所以，在此要著重加以討論。

在燒堿電解反應(yīng)中，陰極進(jìn)行還原反應(yīng)，在電勢驅(qū)動下，氫離子和金屬陽離子會不斷向陰極匯集，析出氫氣的同時，相同數(shù)量的鈉離子與氫氧根離子結(jié)合生成氫氧化鈉。為了獲得更低的電壓，陰極表面覆蓋有析氫過電位極低的貴金屬涂層。

但在陰極液中，如果鈉離子以外的其他金屬離子化合物過多的存在，陰極會像磁鐵一樣不斷地將鐵、鎳、鈣、鎂、鉻等匯集起來，這些金屬粒子不斷還原吸附并覆蓋在陰極表面，使陰極析氫過電位上升，槽電壓也會明顯升高。

在電解工藝運行中，大部分陰極液留在電解界區(qū)內(nèi)長時間往復(fù)循環(huán)，所有金屬雜質(zhì)均有機會經(jīng)過陰極電解室，也會有足夠的機會還原覆蓋到陰極表面，甚至在停車時借助反向電流的作用污染離子膜的陰極側(cè)表面。所以，在新裝置投運前，要做好陽極系統(tǒng)的吹掃清洗，保證鹽水精制品質(zhì)好，在對老裝置進(jìn)行膜極距改造時對陰極系統(tǒng)管線和循環(huán)槽罐材質(zhì)的選用、內(nèi)部的清洗確認(rèn)也同樣重要，對已經(jīng)運行使用的陰極表面的沖洗也應(yīng)有足夠的重視。

5.3 反向電流對陰極性能和壽命的影響

在電解槽停車時，因為電解室中電解質(zhì)和電極電位的特性作用，會形成從陰極穿透離子膜流向陽極的反向電流，這種原電池效應(yīng)會加快陰極涂層損失。實際上，由于膜極距結(jié)構(gòu)特點，這種反向電流效應(yīng)會較之原來的有極距結(jié)構(gòu)更加強烈。根據(jù)這個理論，許多裝置設(shè)置了極化整流器。但實際操作和使用條件卻難以得到保證，實際使用效果也不盡人意。

正確采用和操作極化設(shè)備，研制和應(yīng)用耐受逆反電流的新型電極涂層和安裝泄漏電流阻斷器斷開逆反電流的回路等新技術(shù)十分必要。北化機耐受逆反電流的低電壓新型陰極技術(shù)正在新裝置上逐步應(yīng)用。另外，泄流電流阻斷技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用,不僅可以消除泄漏電流，提高電流效率，還可以切斷反向電流的回路，徹底消除反向電流對陰極性能的影響。

5.4 停車時電極保護(hù)的正確操作

雖然從技術(shù)上、工藝上以及生產(chǎn)協(xié)調(diào)等方面著手，有效地縮短停車時間和減少停車次數(shù)對電極壽命保證十分重要。由于離子膜始終需要保持濕潤狀態(tài)，使緊緊貼合在膜兩側(cè)的陰極和陽極更易產(chǎn)生相互影響。陽極室的酸性物質(zhì)和陰極室的堿性物質(zhì)，通過濕潤的、特別是如果帶有針孔缺陷的離子膜，會產(chǎn)生相互滲透，造成涂層損失甚至電極基材的腐蝕損傷。為了減小這個問題，對電解槽開停車過程中有針對性的充排液和酸堿性控制、置換保壓等保護(hù)性操作必不可少。

5.5 鹽水品質(zhì)是永恒的主題

前述從電解原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計上對生產(chǎn)中遇到的諸多問題進(jìn)行了剖析，這些問題主要與電解電壓和膜的壽命相關(guān)，是設(shè)備發(fā)生物理性損傷后造成運行不穩(wěn)定問題。精制鹽水品質(zhì)對離子膜電解性能和裝置運行水平影響最大。

離子膜的價格較高，而使用壽命可長達(dá)4年以上，在電解槽運行過程中，離子膜本身的電壓和電流效率也是突出且敏感的變量，一旦受到雜質(zhì)污染而發(fā)生性能劣化是不可逆轉(zhuǎn)的。離子膜的性能表現(xiàn)與電極性能同樣重要，其產(chǎn)生的電耗上升和產(chǎn)能降低以及更換成本的增加會使用戶承受難以擺脫的壓力。因此，氯堿界區(qū)的每個崗位和每項操作，包括壓力、壓差、酸度、濃度、溫度、流量、檢測檢驗等所有的操作控制，無不圍繞著保護(hù)電極和離子膜的正常使用而努力。

槽電壓高低是電解運行性能的一項重要參數(shù)，它綜合體現(xiàn)了陰陽極和離子膜幾方面的性能。而電流效率的高低卻是離子膜性能狀態(tài)優(yōu)劣的直接反映，是電解運行另一項同等重要的性能數(shù)據(jù)。

鹽水質(zhì)量是決定離子膜電壓和電流效率性能的最重要因素，鹽水中的雜質(zhì)沉積到離子膜中會使膜的離子交換阻力加大，使膜的離子遷移限制功能降低，導(dǎo)致電解電壓上升或膜的電流效率下降。鹽水中會有多種雜質(zhì)，不同雜質(zhì)污染會對離子膜產(chǎn)生不同的作用，有些雜質(zhì)雖然單獨存在時作用不大，但與其他雜質(zhì)組合后卻影響很大。例如，我們常常提到的鎂、鐵、鎳、碘等會使膜電壓升高，鈣、鍶、硅及硫酸根等雜質(zhì)沉積到離子膜中會使膜的電流效率出現(xiàn)降低；而當(dāng)膜受到碘酸鋇、硅鋁酸鹽等組合性雜質(zhì)沉積污染時，甚至?xí)闺x子膜的電流效率降低至90%以下。

早期電解裝置運行電流密度在4.5 kA/m2以下，如果達(dá)到傳統(tǒng)的精制鹽水指標(biāo)要求，離子膜在壽命保證期內(nèi)可保持正常的電壓和電流效率。而當(dāng)今應(yīng)用膜極距技術(shù)的裝置，運行電流密度已經(jīng)提升到5.5 kA/m2或更高，離子交換數(shù)量和鹽水中的雜質(zhì)在膜內(nèi)沉積速度也相應(yīng)增加，一旦發(fā)生鹽水雜質(zhì)超標(biāo)事故，出現(xiàn)離子膜不可逆轉(zhuǎn)的性能下降也會更加明顯。所以，為了在離子膜壽命保證期內(nèi)始終保持裝置在可以接受的電耗狀況下運行，進(jìn)一步提高精制鹽水質(zhì)量，降低鹽水雜質(zhì)含量是非常重要的。實際上，許多用戶在裝置生產(chǎn)運行中，精制鹽水的質(zhì)量控制已經(jīng)不僅僅滿足于20世紀(jì)80年代制定的指標(biāo)，而且也不單單只關(guān)注鈣、鎂、鋇、硫酸根等常見雜質(zhì)的控制，隨著運行裝置的升級換代和運行技術(shù)要求的提高，硅、鋁、鐵以及有機物等原鹽雜質(zhì)的污染防范也越來越得到足夠的重視。

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[3] 劉秀明.離子膜更換前后的問題分析與對策[J].中國氯堿，2010(1)：11-15.

[4] 成蕾，張麗，溫竟，等.循環(huán)板對氯堿電解槽陽極室濃度場的影響[J].氯堿工業(yè)，2016，52(7)：18-20.

Analysisonproblemsoccurredinoperationofzero-gapelectrolysisandtechnicalinnovation

LIUXiuming,WANGHeng

(Bluestar (Beijing) Chemical Machinery Co., Ltd. Beijing 100176, China)

zero gap; current density; flexible cathode; cathode coating; absorption; overlapping; over-potential; circulation structure; temperature difference; concentration difference; gradient; brine; impurity; current efficiency

The technology of zero-gap structure electrolyzers was introduced. Problems occurred in operation of the technology were analyzed. Moreover, the technical approaches via structural modification were discussed. It was stressed that, when current density was high, only through reducing impurities contained in the brine and increasing brine quality could normal use of ion membrane and a stable operation be guaranteed.

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劉秀明(1962—)，男，藍(lán)星(北京)化工機械有限公司總工程師，從事氯堿工業(yè)技術(shù)工作30多年，參與或主持了多種離子膜電解裝置的技術(shù)引進(jìn)和國產(chǎn)化設(shè)計與制造工作，主持完成了氧陰極電解裝置項目的設(shè)計制造和工業(yè)化運行技術(shù)工作，取得過多項發(fā)明專利，對離子膜電解裝置設(shè)計制造以及運行技術(shù)管理等方面的疑難問題分析和解決具有豐富的經(jīng)驗。

2017-06-15

TQ114.262

B

1008-133X(2017)09-0009-05

[編輯：蔡春艷]