離子膜電解法又稱膜電槽電解法，是利用陽離子交換膜將單元電解槽分隔為陽極室和陰極室，使電解產(chǎn)品分開的方法。離子膜電解法是在離子交換樹脂(見離子交換劑)的基礎上發(fā)展起來的一項新技術。利用離子交換膜對陰陽離子具有選擇透過的特性，容許帶一種電荷的離子通過而限制相反電荷的離子通過，以達到濃縮、脫鹽、凈化、提純以及電化合成的目的。
基本概念
這項技術已經(jīng)用于氯堿的生產(chǎn),海水和苦咸水的淡化，工業(yè)用水和超純水的制備,酶、維生素與氨基酸等藥品的精制，電鍍廢液的回收，放射性廢水的處理等方面，其中應用泛、成效的是氯堿工業(yè)。在氯堿工業(yè)中，利用陽離子交換膜電解槽電解食鹽或水溶液來制造氯氣、氫氣和高純度的燒堿(*)或氫氧化鉀。
工藝流程
經(jīng)過兩次精制的濃食鹽水溶液連續(xù)進入陽極室(圖1),鈉離子在電場作用下透過陽離子交換膜向陰極室移動，進入陰極液的鈉離子連同陰極上電解水而產(chǎn)生的氫氧離子生成*，同時在陰極上放出氫氣。食鹽水溶液中的氯離子受到膜的限制，基本上不能進入陰極室而在陽極上被氧化成為氯氣。部分氯化鈉電解后，剩余的淡鹽水流出電解槽經(jīng)脫除溶解氯，固體鹽重飽和以及精制后，返回陽極室，構成與水銀法類似的鹽水環(huán)路。離開陰極室的*溶液一部分作為產(chǎn)品，一部分加入純水后返回陰極室。堿液的循環(huán)有助于精確控制加入的水量，又能帶走電解槽內(nèi)部產(chǎn)生的熱量。
離子膜電解法
側鏈上帶有磺酸基和(或)羧酸基等陰離子官能團的全氟聚合物制成的薄膜。
對離子膜的要求:
①陽離子選擇透過性好;
②電解質擴散率低;
③較高的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性;
④機械強度高，不易變形;
⑤電阻小。
現(xiàn)代陽離子交換膜大多為聚氟烴織物增強的全氟磺酸-全氟羧酸復合膜。面向陽極的一側為電阻較小的磺酸基;面向陰極的一側為含水量低的羧酸基，能抑制氫氧離子向陽極室移動而提高電流效率，有的還處理成為粗糙的表面，或附有微孔狀無機物薄膜，以增加全氟羧酸膜的親水性，減少氫氣泡在膜表面上的滯留。這種膜適用于兩極間距極小的所謂"零"極距或"膜"間隙的離子交換膜電解槽。
特點
①總能耗(與隔膜電解法和水銀電解法相比)，在4000A/m電流密度下，每噸燒堿的直流電耗為7.56~7.92GJ(2100~2200kWh);
②燒堿純度高,50%的*堿液，含氯化鈉50~60ppm;
③無水銀或石棉污染環(huán)境的問題;
④操作、控制都比較容易;
⑤適應負荷變化的能力較大;
⑥要求用高質量的鹽水;
⑦離子膜的價格比較昂貴。
現(xiàn)狀和展望
80年代初，的離子膜可在 4000A/m的電流密度下運轉,電流效率為95%~96%;可以直接生產(chǎn)濃度為35%的*，離子膜的使用壽命約為2年。由于離子膜法具有較多的優(yōu)點,今后新建的氯堿生產(chǎn)裝置一般將采用離子膜法?，F(xiàn)有的水銀法或隔膜法氯堿廠也會有一部分在技術改造時轉換為離子膜法。
