ไดอะแฟรมอิเล็กโทรลิซิสคืออะไร?

อิเล็กโทรลิซิสของไดอะแฟรมหมายถึงการตั้งค่าไดอะแฟรมระหว่างแอโนดและแคโทดเพื่อแยกผลิตภัณฑ์แคโทดและแอโนด ตัวคั่นเป็นชั้นที่มีรูพรุนซึมเข้าไปได้ซึ่งไม่ขัดขวางการเคลื่อนตัวของไอออนและการไหลของกระแสและทำให้ไหลไปยังแคโทดด้วยความเร็วที่แน่นอน แต่สามารถป้องกันการแพร่กระจายของ OH- ไปยังขั้วบวกและป้องกันการผสมทางกลระหว่าง ผลิตภัณฑ์แคโทดและแอโนด

ในปัจจุบันอิเล็กโทรไลเซอร์ไดอะแฟรมแนวตั้งมักใช้ในอุตสาหกรรมมากกว่า ขั้วบวกทำจากกราไฟต์หรือโลหะ และแคโทดทำจากลวดหนามหรือแผ่นเหล็กเจาะรู หลังจากป้อนกระแสตรงสำหรับอิเล็กโทรไลซิส ส่วนหนึ่งของคลอไรด์ไอออนในสารละลายน้ำเกลือจะสูญเสียอิเล็กตรอนบนแอโนดเพื่อสร้างก๊าซคลอรีนและหลบหนี โซเดียมไอออนที่เหลืออยู่ในสารละลายแอโนดจะย้ายไปยังแคโทดร่วมกับสารละลาย และไหลเข้าสู่อิเล็กโทรไลต์ของแคโทด โดยที่ไอออนของไฮโดรเจนรับอิเล็กตรอนที่แคโทดเพื่อสร้างไฮโดรเจนและหลบหนีออกจากห้องแคโทดของเซลล์อิเล็กโทรลิซิส เนื่องจากการคายประจุไฮโดรเจนไอออนอย่างต่อเนื่อง ก๊าซไฮโดรเจนจึงถูกปล่อยออกมา ซึ่งส่งเสริมการแตกตัวเป็นไอออนของน้ำต่อไป ไอออนของไฮดรอกไซด์และโซเดียมไอออนที่เหลืออยู่ในสารละลายจะทำให้เกิดสารละลายอัลคาไลน์ ซึ่งจะถูกปล่อยออกจากเซลล์อิเล็กโทรไลต์อย่างต่อเนื่องร่วมกับสารละลายโซเดียมคลอไรด์ที่ยังไม่ผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซ์ น้ำเกลือสดถูกเติมอย่างต่อเนื่องและผลิตอย่างต่อเนื่องในช่องขั้วบวกของอิเล็กโทรไลเซอร์

เนื่องจากเทคโนโลยีอิเล็กโทรลิซิสของเมมเบรนมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมคลอร์อัลคาไล กระบวนการผลิตอัลคาไลล่าสุด วิธีอิเล็กโทรลิซิสเมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออนจึงถูกนำมาใช้เป็นตัวอย่างเพื่อแสดงให้เห็นหลักการ เมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออนบวกใช้เพื่อแยกช่องแคโทดและขั้วบวกของเซลล์อิเล็กโทรไลต์เพื่อสร้างเซลล์อิเล็กโทรไลต์แบบสองห้อง สารละลายโซเดียมคลอไรด์อิ่มตัวถูกนำเข้าไปในห้องแอโนด และนำน้ำกลั่นเข้าไปในห้องแคโทด ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้ากระแสตรงภายนอก แอโนดจะผลิตก๊าซคลอรีนและแคโทดจะผลิตก๊าซไฮโดรเจน เนื่องจากหมู่คงที่ (R-SO-3-) ของเมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออนบวกมีประจุลบ มันดึงดูดประจุตรงข้ามของ Na บวกไอออนในสารละลาย และด้วยเหตุนี้ มีเพียง Na บวกไอออนเท่านั้นที่ผ่านได้ ในขณะที่ Cl-ion ถูกไล่ออก ดังนั้น Na บวกกับไอออน ที่เคลื่อนที่เข้าไปในช่องแคโทด จะรวมตัวกับ OH- เพื่อสร้าง NaOH ปฏิกิริยาหลักของอิเล็กโทรดคือ:

ในช่องขั้วบวก:

NaCl==นา บวก บวก Cl - (1)

2Cl==Cl2 บวก 2e (2)

ในช่องแคโทด:

H2O==H บวก บวก OH - (3)

2H บวก บวก 2e ==H2 (4)

Na บวก บวก OH-==NaOH (5)

ข้างต้นเป็นหลักการของการใช้เมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออนเพื่ออิเล็กโทรไลต์น้ำเกลือเพื่อผลิตด่าง

ปฏิกิริยาอิเล็กโทรดโดยทั่วไปคือปฏิกิริยารีดักชันที่เกิดขึ้นที่แคโทดในช่องแคโทด และปฏิกิริยาออกซิเดชัน เช่น การปลดปล่อย Cl2 เกิดขึ้นที่ขั้วบวกในช่องขั้วบวก