子任務1知識點2：離子膜電解槽結構與運行管理

1、淄博職業(yè)學院離子膜燒堿生產(chǎn)操作課程教學方案教師： 序號：授課時間授課班級上課地點多媒體教室學習內(nèi)容子任務1：精制鹽水電解生產(chǎn)過程-知識點2：離子膜電解槽結構與運行管理學時教學目標專業(yè)能力 能說出離子膜電解槽的主要組成構件名稱； 能分析離子膜電解槽電流的流向。方法能力學會分析離子膜電解槽電極放電規(guī)律總結，學會本工序內(nèi)崗位上人員相互協(xié)調(diào)工作的方法。社會能力要善于利用各種教學資源，能與同學、老師有效地進行資源共享，增強社會交際和溝通能力，積極地完成工作任務。目標群體之前已學習了離子膜電解槽中的產(chǎn)生電解機理；熟悉了完成實際工作任務的一般工作方法?，F(xiàn)開始學習精制鹽水電解的理論知識與注意事項。教學環(huán)境多媒

2、體教學方法Ø 討論提問法和任務驅動教學法時間安排教學過程設計一、任務資訊1. 從網(wǎng)絡檢索化工生產(chǎn)中離子膜燒堿電解法的相關技術操作信息；2. 檢索有關溶液電解方面的知識，明白離子膜電解槽的工作過程及其結構和開停車要求。二、任務決策根據(jù)電解制堿生產(chǎn)任務的要求，有針對性地分析完成該項任務所需要的工作條件；由師生分組討論共同參與制訂完成離子膜燒堿生產(chǎn)的虛擬仿真操作任務的決策方案，并進行完善提高。三、任務計劃根據(jù)電解制堿的決策方案要求和完成任務需要的時間要求，由教師指導，組長組織成員完成工作任務實施的工作計劃。熟悉電解槽內(nèi)電流流動和發(fā)生的電化學反應、工業(yè)應用案例離子交換膜電解槽需2個學時。 教

3、師指導任務完成的總體規(guī)劃，介紹任務完成需要的條件要素，把完成本次任務精制鹽水電解的相關圖紙、電解崗位操作的相關知識點和質(zhì)量標準要求介紹給小組成員。(一)工業(yè)應用案例離子交換膜電解槽視頻：播放離子交換膜電解槽結構及工作過程3D動畫1.離子交換膜電解槽的種類電解槽都是由若干電解質(zhì)單元組成，每個電解單元由陽極、離子交換膜與陰極組成。按供電方式的不同，離子膜電解分為單極式和復極式兩大類。 單極式與復極式離子交換膜電解槽之間的比較圖3-2單極槽與復極槽之間的區(qū)別單極槽復極槽單元槽并聯(lián)，供電是高電流、低電壓單元槽串聯(lián)，供電低電流、高電壓，電流效率高電解槽之間要有連接銅排，耗用銅量多，且有電壓損失約3050

4、mV電解槽之間有用連接銅排，一般用復合板或其他方式 ，電壓損失約320mV一臺電解槽發(fā)生故障，可以單獨停下檢查，其余電解槽仍可繼續(xù)運轉一臺電解槽發(fā)生故障，需停下全部電解槽才能檢修，影響生產(chǎn)電解槽檢修拆裝比較繁瑣，但每個電解槽可以輪流檢修電解槽檢修拆裝比較容易電解槽廠房面積大電解槽廠房面積小電解槽的配件管件的數(shù)量較多電解槽的配件管件的數(shù)量較少，但一般需要油壓機構裝置設計電解槽時，可以根據(jù)電流的大小來增減單元槽的數(shù)量單元槽的數(shù)量不能隨意變動討論： 您在化學實驗實訓過程，做過有關溶液電解的實驗實訓嗎？請舉例說明。 離子交換膜法單、復極電解槽電解生產(chǎn)燒堿的工藝比較(重點與難點)離子交換膜單極槽電解生產(chǎn)

5、燒堿工藝流程1鹽水飽和槽；2反應器；3浮上澄清槽；4過濾器；5樹脂塔；6電解槽；7脫氯塔；8整流器圖32旭硝子單極槽離子膜電解工藝流程簡圖 離子交換膜復極槽電解生產(chǎn)燒堿工藝流程1飽和器；2反應器；3沉降器；4鹽水槽；5鹽水過濾器；6過濾后鹽水槽；7螯合樹脂塔；8陽極液循環(huán)槽；9電解槽；10陽極液氣液分離器；11陰極液循環(huán)槽；12陰極液氣液分離器；13脫氯塔；14亞硫酸鈉槽圖3-3旭化成復極槽離子膜電解工藝流程簡圖2.復極式離子交換膜電解槽的工作過程(重點) 播放2D、3D動畫 師生看視頻，總結離子交換膜電解槽的基本結構及工作過程 離子交換膜的種類a 全氟羧酸膜（RfCOOH）b 全氟磺酸膜（R

6、fSO3H）c 全氟羧酸/磺酸復合膜（Rf-COOH/Rf-SO3H）全氟羧酸/全氟磺酸復合膜具有低電壓和高電流效率的優(yōu)點：() 面向陰極室的全氟羧酸層雖薄，但電流效率高。() 面向陽極室的全氟磺酸膜雖厚，但電壓低。() 陽極液中可加鹽酸，能在較低的PH值下生產(chǎn)，因此氯中含氧可以0.5% 氯堿生產(chǎn)工藝對離子膜性能的要求a 電解時，陽極側是強氧化劑氯氣、次氯酸要根及酸性溶液。陰極側是高濃度NaOH，電解溫度為8590。b 具有較好的膜電阻，以降低電解能耗。c 具有很高的離子選擇透過性。離子膜只能允許陽離子通過，不允許陰離子OH-及Cl-通過，否則會影響堿液的質(zhì)量及氯氣的純度。 離子交換膜實現(xiàn)離子

7、交換的過程磺酸型陽離子交換膜的化學結構簡式： 圖3-9 離子交換膜電解制氫氧化鈉和氯氣的原理圖 圖3-8離子交換膜示意圖電極反應式：a 陽極反應 2Cl-2eCl2 4OH-4eO22H2O6ClO-3H2O6e2ClO3-4Cl-6H+O2 b 陰極反應 2H2O2eH22OH- c 溶液中的反應（陽極室內(nèi)） () 生成的氯氣在電解液中（陽極液）的物理溶解。 Cl2（g）Cl2(aq) () 生成的氯氣與從陰極室反滲過來的氫氧化鈉的反應Cl22NaOHNaClO3NaClH2OCl22NaOHO22NaClH2OHClONaOHO2NaClH2O3.BiTAC-859復極式離子膜電解槽生產(chǎn)燒

8、堿的工藝流程 電解精制鹽水生產(chǎn)燒堿的工藝流程圖3-10電解精制鹽水生產(chǎn)燒堿的工藝流程圖五、任務檢查對照工作標準的項目，由個人先自行檢查自己完成的任務情況后，然后實行小組成員互查，由組長和老師共同討論給小組賦分，然后由小組成員之間分配總分到每一人。在檢查中要善于總結經(jīng)驗與操作中的不足，這項任務的完成使整個任務完成的核心。六、任務評估由小組成員根據(jù)本次完成任務的情況，提出自己的建議，教師根據(jù)總體完成的進度、時間、質(zhì)量等方面的表現(xiàn)進行工作等級劃分。確定小組的工作業(yè)績位次。并在此基礎上完成精制鹽水電解生產(chǎn)任務完成后的總結與提升。精制鹽水電解生產(chǎn)任務精制鹽水電解的基本過程工業(yè)應用案例：離子膜電解槽離子交換膜電解槽的種類復極式離子交換膜電解槽的工作過程離子膜電解槽生產(chǎn)燒堿的工藝過程離子膜電解槽生產(chǎn)開停車操作淡鹽水脫氯系統(tǒng)開停車操作精制鹽水電解生產(chǎn)工藝控制指標精制鹽水電解完成任務過程異常情況原因分析及處理方法精制鹽水電解生產(chǎn)崗位操作原始記錄精制鹽水電解生產(chǎn)