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Wie wählt man eine Ionenaustauschmembran zur Herstellung von Natriumhypochlorit aus?
1. Drei Wege zur Herstellung von Natriumhypochlorit durch Elektrolyse von Sole:
Membranfreie Methode (die einfachste, aber mit geringer Produktkonzentration und vielen Verunreinigungen)
Membranmethode (Asbest- oder Polymermembran, die Gas blockiert, aber Ionen nicht selektiv passieren lässt
Ionenaustauschmembranmethode (Kationenaustauschmembran, die Na⁺ selektiv durchdringt, Cl⁻ und OH⁻ blockiert, mit hoher Produktkonzentration und guter Reinheit)
2. Auswahl von Ionenaustauschmembranen
Der Kern verwendet eine Kationenaustauschmembran (CEM, Cation Exchange Membrane).
Konkret handelt es sich um eine Perfluorid-Ionenaustauschmembran, also eine Perfluorsulfonsäuremembran (PFSA/Nafion-Typ) oder eine Perfluorcarbonsäure/Sulfonsäure-Verbundmembran
Perfluorierte Ionenaustauschmembranen für industrielle Chlor-Alkali-Membranen (wie DuPont Nafion, Asahi Kasei, Togo usw.)
Für das Natriumhypochlorit-Generator-Szenario deuten Untersuchungen darauf hin, dass Perfluorsulfonsäure-Ionenaustauschmembranen (einschichtig) anstelle von Perfluorsulfonsäure-Perfluorcarbonsäure-Verbundmembranen verwendet werden sollten (letztere sind anfälliger für Schaumbildung und Beschädigung).
3. Warum Kationenaustauschmembranen wählen?
Nur Na⁺ (Kationen) darf von der Anodenkammer zur Kathodenkammer wandern
Verhindern Sie, dass Cl⁻ in die Kathodenkammer wandert, und verhindern Sie, dass OH⁻ rückwärts in die Anodenkammer wandert
Verhindern Sie im Voraus, dass Cl₂ mit NaOH unter Bildung von NaClO reagiert (bei der Herstellung von Natronlauge ist eine Vorbeugung erforderlich, aber bei der Herstellung von Natriumhypochlorit entsteht unter kontrollierten Bedingungen tatsächlich Cl₂+NaOH→NaClO+NaCl+H₂O).
4. Spezifische Empfehlungen
Industriequalität: Perfluorcarbonsäure/Sulfonsäure-Verbund-Ionenaustauschmembranen (wie die Verbundmembranen der Nafion-Serie, die in der Chlor-Alkali-Industrie verwendet werden – die Perfluorcarbonsäure-Schicht auf der Oberfläche zeigt zur Anode und die Perfluorsulfonsäure-Schicht befindet sich in der Mitte), dies ist der Standard für Chlor-Alkali
Für Situationen, in denen speziell Natriumhypochlorit hergestellt wird (im Gegensatz zur Herstellung von Natronlauge, die eine extrem hohe Alkalikonzentration erfordert), ist die Verwendung eines einschichtigen Perfluorsulfonsäurefilms jedoch tatsächlich besser geeignet – er weist einen geringeren Widerstand auf und neigt weniger zur Schaumbildung
Für Versuche im kleinen oder mittleren Maßstab können kommerzielle Nafion-Membranen (z. B. N117) verwendet werden.