Màng trao đổi ion membrane là gì? Màng ngăn Diaphragm là gì?

Giới thiệu về Xút

Sản phẩm chính của quá trình điện phân màng trao đổi ion membrane là xút. Tên hóa học là natri hydroxit, còn được gọi là xút ăn da. Công thức hoá học là NaOH. Các sản phẩm phụ của nó bao gồm khí clo và khí hydro. Ở nhiệt độ phòng, natri hydroxit tinh khiết là chất rắn kết tinh màu trắng, sáng. Nó có tính ăn mòn cao, hòa tan trong nước sẽ sinh ra nhiệt lượng rất lớn. Và khi nhiệt độ nước tăng lên, độ hòa tan của nó tăng lên đáng kể. Xút rắn dễ bị phân hủy khi tiếp xúc với không khí. Nó có thể được sử dụng làm chất hút ẩm, nhưng nó không thể làm khô các loại khí như sulfur dioxide, carbon dioxide và hydro clorua.

Ngành công nghiệp Xút-Clo là ngành công nghiệp hóa chất cơ bản. Các sản phẩm hóa chất cơ bản được sản xuất phổ biến là axit clohydric, axit sunfuric, axit nitric, xút và Soda ash (Na2CO3). Các sản phẩm phụ như khí hydro và khí Clo còn là đầu vào để sản xuất nhiều sản phẩm hóa chất hơn nữa, vì vậy ngành công nghiệp Xút-Clo và các sản phẩm liên quan của nó ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc gia và đời sống người dân. Ngoài ứng dụng của ngành công nghiệp hóa chất, nó còn được sử dụng trong ngành công nghiệp khác như dệt may, hóa dầu, luyện kim và các tiện ích công cộng.

Công nghệ màng ngăn Diaphragm sản xuất Xút

Công nghệ này được sử dụng hơn 100 năm. Hàng rào màng ngăn có thể thấm qua và thường được làm bằng sợi amiăng. Nước muối cấp vào khoang catot, nơi tạo ra clo; sau đó vào khoang anot, nơi tạo ra natri hydroxit loãng. Sản phẩm Natri Hydroxide thu được có nồng độ thấp (khoảng 12%) và chứa một lượng muối đáng kể. Sự bay hơi dẫn đến kết tinh nhiều muối và tạo ra dung dịch có nồng độ Natri Hydroxide cao hơn. Do hàm lượng muối cao sẽ ăn mòn máy móc và thiết bị. Loại xút này thường chỉ sử dụng trong một số ngành công nghiệp nhất định. Việc sử dụng amiăng trong màng ngăn cũng làm cho quá trình này kém thân thiện với môi trường.

Dưới đây là sơ đồ nguyên lý điện phân màng ngăn Diaphragm tạo ra natri hiđroxit, khí Clo và khí Hydro

Công nghệ điện phân màng trao đổi ion membrane sản xuất Xút

Công nghệ này được phát triển khoảng 60 năm, đã được thế giới công nhận là phương pháp sản xuất natri hydroxit tiên tiến và kinh tế, là hướng phát triển của công nghệ sản xuất kiềm phổ biến hiện nay. Phương pháp này có ưu điểm nổi bật là tiết kiệm năng lượng, chất lượng sản phẩm cao, không gây ô nhiễm môi trường, chi phí vận hành thấp, mang lại lợi ích kinh tế rõ rệt và được các nhà máy sản xuất xút lớn trên thế giới sử dụng rộng rãi.

Các nhiệm vụ chính của sản xuất xút bằng phương pháp màng trao đổi ion có thể được chia thành 4 bước:

1. Thiết bị lọc nước muối sơ cấp
2. Làm sạch nước muối thứ cấp
3. Điện phân nước muối bão hoà tinh chế
4. Xử lý khí clo và hydro

Trong số đó, điện phân nước muối tinh chế là vị trí cốt lõi của toàn bộ quy trình sản xuất, và việc chuẩn bị nước muối là chìa khóa để đảm bảo quá trình sản xuất nước muối điện phân diễn ra thuận lợi. Nó còn được các kỹ thuật viên sản xuất clo-kiềm so sánh "nước muối tinh chế là máu của tế bào điện phân". 

Kết quả của phương pháp này là dung dịch Natri Hydroxide được tạo ra có nồng độ cao hơn nhiều (khoảng 32%) và chứa ít muối hơn nhiều so với công nghệ Diaphragm. Ngoài ra dung dịch còn có thể cô đặc để tăng nồng độ lên tới 50%.

Quá trình điện phân màng trao đổi ion Membrane

Màng trao đổi ion được sử dụng trong ngành công nghiệp clo-kiềm là màng trao đổi cation có khả năng chống lại sự ăn mòn của Xút-Clo. Trong phương này, dung dịch nước muối được phân chia theo phía anôt và catôt bởi một màng trao đổi ion làm bằng nhựa đặc biệt. Màng trao đổi ion này có chỉ cho phép các ion dương đi qua nhưng ngăn lại các ion âm.

Đầu tiên, dung dịch nước muối bão hoà được tinh chế chứa ion natri (Na+) và ion clorua (Cl–) sẽ cấp đầy vào khoang Catot và đồng thời khoang trong khoang Anot cũng sẽ được cấp nước tinh khiết. Sau đó dòng điện dòng điện sẽ được đưa vào dung dịch cả 2 khoang, chuyển động của các ion sẽ xảy ra.

Vì ion (Na+) là ion dương nên chúng sẽ di chuyển từ khoang catôt, thông qua màng ngăn sang khoang anôt, trong khi các ion âm (Cl–) sẽ vẫn bị giữ lại khoang catôt. Sau đó, chúng sẽ di chuyển đến catôt, giải phóng electron và thành khí clo (Cl2) trên catôt, đồng thời lúc này nồng độ dung dịch nước muối sẽ giảm xuống.

Trong khi đó, một phần lượng nước cấp vào khoang anôt đã được tách thành các ion hydro (H+) và ion hydroxit (OH–). Khi điện được đưa vào dung dịch, các ion dương hydro sẽ di chuyển đến anôt, hấp thụ các electron trên anôt và trở thành khí hydro (H2). Trong khi đó, các ion âm hydroxit sẽ bị giữ lại phía khoang catôt do bị chặn lại bởi màng ngăn và chúng sẽ cùng với các ion dương (Na+) di chuyển từ khoang catot sang để tạo thành NaOH trong khoang anot. Chúng ta sẽ thu được dung dịch NaOH tinh khiết có nồng độ cao.

Dưới đây là sơ đồ nguyên lý điện phân màng trao đổi ion tạo ra natri hiđroxit, khí Clo và khí Hydro

Hiện nay, sản phẩm Xút của Đông Á được sản xuất trên dây chuyền công nghệ membrane. Sản phẩm có nồng độ cao từ 32% - 50%, chất lượng tốt. Nếu quý khách hàng có nhu cầu mua sản phẩm vui lòng liên hệ tới Hotline của hoá chất Đông Á để được hỗ trợ.