文 献 综 述

1.研究背景

氯碱工业是基础化学工业，我国氯碱产能截止到2013年为止已突破3000万吨/年，对国民经济发展有着重要意义，在国民经济中占有不可缺少的地位。氯碱工业以工业盐为原料，用电解饱和盐水的方法来制取氯气、氢氧化钠和氢气的工业生产过程[1]，其产品被广泛应用在化工、造纸、冶金、纺织、轻工等社会生产和生活各个领域。

1.1 我国氯碱工业发展状况

我国最早的氯碱厂是1930年投产的上海天原电化厂(现在天原化工股份有限公司的前身),其后相继在太原、青岛等地建立了一些氯碱厂。1949年全国烧碱产量只有1.5万吨,氯产品仅有盐酸、漂白粉、液氯等少数品种。到”十一五”末，PVC 产能突破2000万吨，烧碱更是跨越了3000万吨，占到世界总产能的 12.8%，2012年氯碱产能更是集中大幅投产。当前氯碱行业工艺技术也开始迎来快速升级换代的步伐，不断向新产品、新工艺技术方面迈进。

1.2 氯碱生产工艺

目前全球超过95%的氯气和99.5%的氢氧化钠是通过电解槽工艺生产的[2]。电解槽中的饱和氯化钠溶液在直流电的作用下，氯离子在阳极氧化生成氯气，钠离子和水在阴极还原生成氢氧化钠和氢气。电解槽工艺可分为水银电解槽法[3]、隔膜电解槽法[3]和离子交换膜电解槽法[3]，每种工艺所用的电解槽结构及其将阳极和阴极产物分离的方法均不相同。氯碱生产工艺随着产能的增大得到更新，水银法全部淘汰，隔膜法逐渐减少，离子膜法产能份额已突破70%[4]。

2. 盐水精制原理

盐水精制[5,6]是离子膜电解工艺稳定运行的前提,盐水质量[7]直接影响电解槽的电流效率、电压，也会给离子膜造成不可逆转的恶化。盐水中钙、镁、锶、铝、铁、镍、碘等离子以及硫酸根，它们进入膜中就会以氢氧化物、硫酸盐的形式沉积在膜上,这些离子同时存在时影响会更大。如硅本身无害，但硅与钙、镁、锶、铝共存就会引起电流效率下降。因为盐水中的二氧化硅在碱性下为可溶物，进入电槽中后，由于电槽阳极中盐水呈酸性，PH为3-5，硅酸盐就发生了化学反应变成了二氧化硅或生成了不溶的硅酸盐，二氧化硅或不溶的硅酸盐沉积在阳极极片表面上，破坏膜的物理结构使膜的有效面积大幅减小，最终影响到放电反应，使电槽槽压上升，导致电解槽电流效率下降[2]。因此控制盐水中硅的含量对于提高产品质量，降低能耗，减少生产成本具有深远的意义。

3. 除硅工艺