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1.原理rn电解磷酸和氯化钾混合溶液，完成电解和复分解两步反应; H++H2O+2e→H2↑+OH- OH-+H3PO4→H2P04-+H2Orn 由于电解过程是在弱酸环境下进行的，因此阴极析氢很容易进行，在阳极附近因OH-浓度极低，避免了OH-和CL-竞争失电子而发生析氧，且不会发生以下副反应：rn KOH+HClO→KC10+H2Orn KOH+HCl→KCl+H2Orn 所以电流效率很高，电解较彻底，完成液中氯化钾与游离磷酸量少，后续工序分离极易进行。在电解槽中发生的中和反应放热能维持电解液的温度，有利于电流效率提高。rn 2.试验部分rn 主要原料：磷酸，工业纯；氯化钾，工业纯。主要设备：HDV-7恒电位仪；立式隔膜电解槽，容积250L，材质1Cr18Ni9Ti，阴极材质铜板，阳极材质不透性石墨；恒流泵。rn 将氯化钾与磷酸配成一定浓度的溶液用恒流泵向电解槽阳极室注入，在一定电压下电解。将析出的氢气引出室外燃烧，氯气用石灰水吸收，完成液由阴极室流出。将完成液浓缩，趁热砂滤分离出氯化钾，母液冷却、结晶、离心过滤得到产品，测得其纯度大于98.2%。rn 3.结果讨论rn 3.1原料液组成对Cl2析出率的影响(表1)rn表1 原料液组成对CL2析出率的影响rn磷酸/g·L-1rn氯化钾/g·L-1rnt170rn 160rnt 180rn 160rnt 190rn 160rnt 200rn 160rnt 210rn 160rnt 220rn 160rnt 230rn 160rnt 240rn 160rnt 250rn 160rnrnCL2析出率/%rnt47.2rnt47.4rnt47.7rnt48.1rnt48.6rnt48.8rnt50.3rnt50.5rnt50.6rnrn t t t t t t t t t rn 试验发现，按理论比对磷酸和氯化钾进行配料，CL2析出率并不高。降低磷酸用量Cl2析出率降低，磷酸适当过量Cl2析出率升高。rn3.2 停留时间与CL2析出率的关系rn 采用组成为磷酸220g/L氯化钾160g/L的料液在槽压2.65V和电流密度1800A/m2下进行电解，测得二者关系见表2。rn表2停留时间对Cl2析出率的影响rn停留时间/srnt15rnt20rnt25rnt30rnt35rnt40 45 50rnrnCl2析出率/％rnt48.1 48.5 49.2rnttt49.8rnt 50.4rnt50.9 51.3 51.8rnrn t t t t t t rn3.3 槽电压、电流密度与电压效率关系(表3)rn表3 槽压、电流密度与电压效率的关系rn电流密度/A·m-2rn槽压/Vrnt1000rn 2.51rnt 1300rn 2.54rnt1600rn 2.61rnt 1900rn 2.66rnt 2200rn 2.69rnt2 500rn 2.72rnrn电压效率/％rnt86.5rnt85.4rnt83.2rnt 81.6rnt 80.1rnt79.8rnrn t t t t t t rn 试验发现，改变输入电流将导致CL2与H2的析出电压变化。电流密度增大导致析出电压增大。rn3.4 原料液温度对电流效率的影响rn 在2.75V和1800A/m2下，电解液组成为磷酸220g/L、氯化钾160g/L的原料，测得温度与电流效率的关系见表4。由表4可见，温度升高，电流效率增大。同时，在游离酸存在下，CL2在电解液中溶解度大大降低，电能效率也会相应提高。rn表4 原料液温度对电流效率的影响rn温度/℃rnt 25rnt40 55 70rnt85rnt 100rnrn电流效率/%rnt87.7rnt90.1 92.2 93.7rnt94.6rnt95.2rnrn t t t t rn 4.小结rn 合适的配比为氯化钾160～180g/L，磷酸220～250g/L，进料温度75～80℃，进料速度150～200L/min。电解操作条件：槽电压2.60～2.80V，电流密度1600～1800A/m2。rn(绵阳经专应用技术系廖辉伟；绵阳市水电设计院王昭喜)