Che cos'è l'elettrolisi del diaframma?

L'elettrolisi del diaframma si riferisce all'impostazione di un diaframma tra l'anodo e il catodo per separare i prodotti del catodo e dell'anodo. Il separatore è uno strato permeabile poroso che non ostacola la migrazione degli ioni e il passaggio della corrente e li fa fluire al catodo ad una certa velocità, ma può impedire la diffusione di OH- all'anodo ed impedire la miscelazione meccanica tra i prodotti catodici e anodici.

Attualmente, gli elettrolizzatori a diaframma verticale sono più comunemente usati nell'industria. L'anodo è in grafite o metallo e il catodo è in filo spinato o lamiera di ferro perforata. Dopo aver immesso corrente continua per l'elettrolisi, parte degli ioni cloruro nella soluzione salina perde elettroni sull'anodo per generare gas cloro e fuoriuscire. Gli ioni sodio rimanenti nella soluzione anodica migrano al catodo insieme alla soluzione e fluiscono nell'elettrolita del catodo, dove gli ioni idrogeno ottengono elettroni al catodo per generare idrogeno e fuoriuscire dalla camera catodica della cella di elettrolisi. A causa della scarica continua di ioni idrogeno, viene rilasciato idrogeno gassoso, che promuove ulteriormente la ionizzazione dell'acqua. I restanti ioni idrossido e ioni sodio nella soluzione formano una soluzione alcalina, che viene scaricata continuamente dalla cella elettrolitica insieme alla soluzione di cloruro di sodio non elettrolizzata. La salamoia fresca viene continuamente reintegrata e prodotta continuamente nel compartimento anodico dell'elettrolizzatore.

Poiché la tecnologia dell'elettrolisi a membrana è stata ampiamente utilizzata nell'industria dei cloro-alcali, l'ultimo processo di produzione di alcali, il metodo di elettrolisi a membrana a scambio ionico, viene preso come esempio per illustrarne il principio. Una membrana a scambio cationico viene utilizzata per separare le camere del catodo e dell'anodo della cella elettrolitica per formare una cella elettrolitica a due camere. La soluzione satura di NaCl viene introdotta nella camera dell'anodo e l'acqua distillata viene introdotta nella camera del catodo. Sotto l'azione di un campo elettrico CC esterno, l'anodo produce cloro gassoso e il catodo produce idrogeno gassoso. Poiché il gruppo fisso (R-SO-3-) della membrana a scambio cationico è caricato negativamente, attrae le cariche opposte di Na più ioni nella soluzione e, di conseguenza, solo Na più ioni possono passare attraverso , mentre gli ioni Cl- vengono respinti, quindi Na più ioni Muovendosi nel compartimento catodico, si combina con OH- per generare NaOH. La reazione principale dell'elettrodo è:

Nel vano anodico:

NaCl==Na più più Cl - (1)

2Cl==Cl2 più 2e (2)

Nel compartimento del catodo:

H2O==H più più OH - (3)

2H più più 2e ==H2 (4)

Na più più OH-==NaOH (5)

Quanto sopra è il principio dell'utilizzo della membrana a scambio ionico per elettrolizzare l'acqua salata per produrre alcali.

Le reazioni degli elettrodi sono generalmente reazioni di riduzione che hanno luogo al catodo nel compartimento catodico e reazioni di ossidazione come il rilascio di Cl2 hanno luogo all'anodo nel compartimento anodico.