Apakah Kerosakan Penskalaan Pencemaran Ca2+ dan Mg2+ dalam Elektrolisis Loji Klor-Alkali dan Langkah-langkah yang Berkaitan?

Dalam klor-alkali penghasilan kimia, Ca2+ dan Mg2+ adalah dua bendasing kationik yang paling biasa dan paling berbahaya. Ion kalsium dan magnesium yang berlebihan memasuki elektrolisis bersama-sama dengan air garam yang ditapis dan berhijrah ke arah katod di bawah medan elektrik. Ia menembusi lapisan asid karboksilik membran pertukaran ion, menjalani tindak balas kimia di bawah keadaan elektrolitik, dan hidroksida yang terhasil mendak mendapan dalam saluran ion lapisan asid karboksilik, menyebabkan penyumbatan mikroliang membran pertukaran ion dan penskalaan pada permukaan elektrod. Ini membawa kepada beberapa masalah termasuk peningkatan voltan sel, penurunan kecekapan elektrolisis, dan penuaan serta kerosakan membran pertukaran ion. Dalam kes yang teruk, ia boleh menyebabkan penutupan loji yang tidak dirancang, mengakibatkan kerugian ekonomi yang ketara untuk perusahaan. Manifestasi kuantitatif kerosakan: peningkatan berterusan dalam voltan sel (bahagian tidak boleh dipulihkan) dengan kadar peningkatan yang jauh melebihi penuaan normal; kecekapan arus yang menurun; dan prestasi membran keseluruhan yang tidak boleh dipulihkan.

Punca Utama:

1. Garam mentah merupakan bahan mentah asas untuk penyediaan air garam. Dalam pengeluaran perindustrian, sumber garam mentah termasuk garam laut, garam batu, dan garam tasik, dengan perbezaan kualiti yang ketara antara sumber yang berbeza. Jika kelompok garam mentah yang masuk kerap berubah dan kawalan kualiti longgar, turun naik yang besar dan kandungan bendasing kalsium dan magnesium yang berlebihan mungkin berlaku.

2. Semasa penapisan air garam, soda kaustik, abu soda, dan agen penapisan ferik klorida mesti didoskan dengan tepat mengikut kadar aliran air garam mentah dan kandungan bendasing. Dos yang tidak mencukupi mengakibatkan tindak balas pemendakan kalsium dan magnesium yang tidak lengkap, menyebabkan kalsium dan magnesium air garam primer melebihi piawaian; dos yang berlebihan meningkatkan penggunaan reagen dan mengganggu keadaan operasi berikutnya, seterusnya merosakkan kualiti air garam. Sementara itu, pH tindak balas, suhu, keamatan pengadukan, dan masa kediaman adalah semua syarat utama untuk penyingkiran kalsium dan magnesium. Kehilangan kawalan parameter ini akan menyebabkan tindak balas yang tidak lengkap, menjadikan penapisan tidak dapat mengekalkan bendasing, akhirnya mengakibatkan penunjuk kalsium dan magnesium yang tidak mematuhi piawaian dalam air garam yang ditapis.

3. Penyumbatan pada penetap tiub penjernih, kegagalan pemisahan pepejal-cecair prapemproses, dan penyumbatan atau kerosakan liang membran Kelai semuanya boleh mengakibatkan pengekalan mendakan kalsium dan magnesium yang tidak lengkap, membolehkannya mengalir ke dalam proses hiliran bersama air garam.

4. Dalam proses penapisan sekunder, jika resin pengkelat dalam menara resin pengkelat tidak dijana semula sepenuhnya, kitaran regenerasi terlalu panjang, resin telah mencapai hayat perkhidmatannya, atau klorin bebas tidak disingkirkan sepenuhnya sebelum memasuki menara resin yang menyebabkan kerosakan oksidatif pada resin, kapasiti pertukaran ionnya untuk menyingkirkan ion kalsium dan magnesium akan berkurangan secara langsung.

5. Kakisan keluli karbon atau keluli tahan karat gred rendah dalam sistem air garam di bawah air garam suhu tinggi dan persekitaran surih Cl2 menyebabkan kebocoran Fe3+ ke dalam air garam.

Kaedah Rawatan:

1. Penutupan kecemasan elektrolisis telah dilakukan, dan elektrolisis telah dibasuh dua kali dengan air tulen pada suhu air yang tidak melebihi 40 darjah C.

2. Diagnosis sumber pencemaran: Sampel daripada port persampelan air garam suapan dan analisis Ca2+/Mg2+ (untuk mengesahkan sama ada ia melebihi piawaian); semak rekod analisis air garam sekunder dan rekod pertumbuhan semula menara resin dari 24-72 jam yang lalu untuk mengesahkan titik masa penembusan; buka port pemeriksaan menara resin untuk memerhatikan warna resin (normal: kuning muda; kerosakan oksidatif: coklat gelap/hitam) dan periksa kerosakan; jejak rekod dos kimia, keadaan tindak balas, perbezaan tekanan penapisan, dsb.

3. Langkah jangka pendek selepas mengesahkan sumber pencemaran: Beralih ke menara resin sandaran, gantikan menara resin yang tercemar dengan menara sandaran yang baru dijana semula; segera jana semula menara resin yang tercemar; tingkatkan dos agen penapisan utama sebagai lebihan: tingkatkan margin penapisan air garam utama sebagai langkah sementara; kurangkan ketumpatan arus: kurangkan daya pemacu pemindahan jisim Ca2+/Mg2+ ke dalam membran untuk memperlahankan kerosakan selanjutnya.

4. Langkah-langkah jangka sederhana selepas mengesahkan sumber pencemaran: Analisis dan sahkan sama ada ia masalah regenerasi, hayat resin yang tamat, penapisan primer yang tidak mencukupi, atau perubahan sumber garam; betulkan parameter operasi, laraskan kitaran regenerasi, jumlah dos, atau suhu operasi mengikut punca utama; nilaikan tahap kerosakan membran, anggarkan kerosakan tidak dapat dipulihkan yang telah berlaku melalui magnitud peningkatan voltan sel dan penurunan kecekapan arus. Jika voltan sel telah meningkat lebih daripada 50 mV dan tidak pulih dengan keadaan operasi yang berubah, perancangan awal untuk penggantian membran harus dipertimbangkan.

5. Langkah jangka panjang selepas mengesahkan sumber pencemaran: (1) Penggantian membran: Kerosakan membran yang disebabkan oleh Ca2+/Mg2+ tidak dapat dipulihkan. Jika peningkatan voltan telah menjejaskan kecekapan ekonomi dengan ketara (penggunaan kuasa tambahan > kos penggantian membran pramatang), penggantian harus dibuat; (2) Penambahbaikan sistematik: Jika penemuan Ca2+/Mg2+ berlaku berulang kali, penambahbaikan harus dibuat daripada sumbernya -- tingkatkan peralatan penapisan ketepatan, tambah pemantauan dalam talian, gantikan dengan resin kapasiti pertukaran yang lebih tinggi, dan beralih kepada sumber garam yang kurang bendasing.

Dalam proses penapisan air garam industri klor-alkali, keseluruhan proses penapisan memastikan bahawa air garam yang memasuki elektrolisis memenuhi piawaian ketulenan yang sangat tinggi melalui dua peringkat rawatan fizikal dan kimia yang ketat. Penapisan air garam ialah proses kejuruteraan sistematik dengan keperluan perincian yang sangat tinggi. Hanya dengan menggabungkan kawalan parameter proses yang ketat, operasi dos dan regenerasi yang piawai, dan konfigurasi peralatan saintifik, penyumbatan dan kakisan membran pertukaran ion yang disebabkan oleh bendasing dapat dicegah secara asasnya, sekali gus mengekalkan kecekapan arus yang tinggi dan memanjangkan hayat perkhidmatan peralatan teras.