الکترولیز دیافراگمی چیست؟

الکترولیز دیافراگمی به تنظیم دیافراگم بین آند و کاتد برای جدا کردن محصولات کاتد و آند اشاره دارد. جداکننده یک لایه نفوذپذیر متخلخل است که مانع از مهاجرت یون ها و عبور جریان نمی شود و آنها را با سرعت معینی به سمت کاتد جریان می دهد، اما می تواند از انتشار OH- به آند جلوگیری کند و از اختلاط مکانیکی بین آند جلوگیری کند. محصولات کاتد و آند

در حال حاضر الکترولیزهای دیافراگمی عمودی بیشتر در صنعت استفاده می شوند. آند از گرافیت یا فلز و کاتد از سیم خاردار یا صفحه آهن سوراخ شده ساخته شده است. پس از وارد کردن جریان مستقیم برای الکترولیز، بخشی از یون‌های کلرید در محلول آب نمک، الکترون‌های آند را برای تولید گاز کلر از دست می‌دهند و فرار می‌کنند. یون‌های سدیم باقی‌مانده در محلول آند همراه با محلول به کاتد مهاجرت می‌کنند و به الکترولیت کاتد جریان می‌یابند، جایی که یون‌های هیدروژن الکترون‌هایی را در کاتد به دست می‌آورند تا هیدروژن تولید کنند و از محفظه کاتد سلول الکترولیز فرار کنند. به دلیل تخلیه مداوم یون های هیدروژن، گاز هیدروژن آزاد می شود که یونیزه شدن آب را بیشتر می کند. یون‌های هیدروکسید و یون‌های سدیم باقی‌مانده در محلول یک محلول قلیایی تشکیل می‌دهند که به همراه محلول کلرید سدیم الکترولیز نشده به طور مداوم از سلول الکترولیتی تخلیه می‌شود. آب نمک تازه به طور مداوم در محفظه آند الکترولایزر دوباره پر می شود و تولید می شود.

از آنجایی که فناوری الکترولیز غشایی به طور گسترده در صنعت کلر قلیایی استفاده شده است، آخرین فرآیند قلیایی سازی، روش الکترولیز غشایی تبادل یونی، به عنوان مثال برای نشان دادن اصل آن در نظر گرفته شده است. یک غشای تبادل کاتیونی برای جداسازی محفظه کاتد و آند سلول الکترولیتی برای تشکیل یک سلول الکترولیتی دو محفظه استفاده می شود. محلول NaCl اشباع به محفظه آند و آب مقطر وارد محفظه کاتد می شود. تحت تأثیر میدان الکتریکی DC خارجی، آند گاز کلر و کاتد گاز هیدروژن تولید می کند. از آنجایی که گروه ثابت (R-SO-3-) غشای تبادل کاتیونی دارای بار منفی است، بارهای مخالف یون Na به علاوه در محلول را جذب می کند و در نتیجه فقط یون های Na به علاوه اجازه عبور از آن را دارند. در حالی که یون‌های کلر دفع می‌شوند، بنابراین یون‌های Na به علاوه با حرکت به داخل محفظه کاتد، با OH- ترکیب می‌شوند و NaOH تولید می‌کنند. واکنش اصلی الکترود:

در محفظه آند:

NaCl==Na به علاوه کلر - (1)

2Cl==Cl2 به علاوه 2e (2)

در محفظه کاتد:

H2O==H به علاوه OH - (3)

2H به علاوه 2e ==H2 (4)

Na به اضافه OH-==NaOH (5)

موارد فوق اصل استفاده از غشای تبادل یونی برای الکترولیز آب نمک برای تولید قلیایی است.

واکنش‌های الکترودی عموماً واکنش‌های کاهشی هستند که در کاتد در محفظه کاتدی انجام می‌شوند و واکنش‌های اکسیداسیون مانند آزادسازی Cl2 در آند در محفظه آندی انجام می‌شود.