離子交換樹(shù)脂是一類具有離子交換功能的高分子材料.在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號(hào)離子進(jìn)行交換.按交換基團(tuán)性質(zhì)的不同,離子交換樹(shù)脂可分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂兩類.
1．離子交換膜電解槽的構(gòu)成
離子交換膜電解槽
主要由陽(yáng)極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成；每臺(tái)電解槽由若干個(gè)單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成.陽(yáng)極用金屬鈦網(wǎng)制成,為了延長(zhǎng)電極使用壽命和提高電解效率,陽(yáng)極網(wǎng)上涂有鈦、釕等氧化物涂層；陰極由碳鋼網(wǎng)制成,上面涂有鎳涂層；離子交換膜把電解槽分成陰極室和陽(yáng)極室.
電極均為網(wǎng)狀,可增大反應(yīng)接觸面積,陽(yáng)極表面的特殊處理是考慮陽(yáng)極產(chǎn)物Cl2的強(qiáng)腐蝕性.
離子交換膜法制燒堿名稱的由來(lái),主要是因?yàn)槭褂玫年?yáng)離子交換膜,該膜有特殊的選擇透過(guò)性,只允許陽(yáng)離子通過(guò)而阻止陰離子和氣體通過(guò),即只允許H＋、Na+通過(guò),而Cl－、OH－和兩極產(chǎn)物H2和Cl2無(wú)法通過(guò),因而起到了防止陽(yáng)極產(chǎn)物Cl2和陰極產(chǎn)物H2相混合而可能導(dǎo)致爆炸的危險(xiǎn),還起到了避免Cl2和陰極另一產(chǎn)物NaOH反應(yīng)而生成NaClO影響燒堿純度的作用.
2．離子交換膜法電解制堿的主要生產(chǎn)流程
精制的飽和食鹽水進(jìn)入陽(yáng)極室；純水（加入一定量的NaOH溶液）加入陰極室,通電后H2O在陰極表面放電生成H2,Na+則穿過(guò)離子膜由陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室,此時(shí)陰極室導(dǎo)入的陰極液中含有NaOH；Cl－則在陽(yáng)極表面放電生成Cl2.電解后的淡鹽水則從陽(yáng)極室導(dǎo)出,經(jīng)添加食鹽增加濃度后可循環(huán)利用.
陰極室注入純水而非NaCl溶液的原因是陰極室發(fā)生反應(yīng)為2H++2e－=H2↑；而Na+則可透過(guò)離子膜到達(dá)陰極室生成NaOH溶液,但在電解開(kāi)始時(shí),為增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性,同時(shí)又不引入新雜質(zhì),陰極室水中往往加入一定量NaOH溶液.
氯堿工業(yè)的主要原料：飽和食鹽水,但由于粗鹽水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等雜質(zhì),遠(yuǎn)不能達(dá)到電解要求,因此必須經(jīng)過(guò)提純精制.