[发明专利]电解-电渗析装置对含碘氢碘酸中碘化氢浓缩效果的评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，特别是涉及一种电解-电渗析装置对含碘氢碘酸中碘化氢浓缩效果的评价方法。 

背景技术

电解-电渗析(Electrolysis and electrodialysis device，简称“EED”)是一种高效电化学浓缩方法，又称为离子交换隔膜电解法或膜电解法，也可用作特定化学品的电化学合成。 

电解-电渗析已在热化学碘硫循环(IS循环)分解水制氢工艺中获得应用。IS循环是一种高效、清洁的规模制氢方法，尤其引人瞩目的是该方法有望与核能供热(如由高温气冷堆供热)相耦合。IS循环中氢气是由HI-I₂-H₂O混合物(即含碘氢碘酸，简称HI_x)中的碘化氢(HI)分解而得，但由于HI与H₂O之间会形成摩尔比1：5的恒沸物，因此对HI_x采用直接蒸馏或精馏时，尽管可获得HI，但会有大量的热能被用于水的蒸发，工艺的经济性将显著降低。鉴于此情况，国内外研究者提出：首先对HI_x进行EED浓缩，使HI_x中HI的浓度提高，超过恒沸组成，即HI:H₂O>1:5，则在蒸馏/精馏过程中，HI会大量蒸出，而水的蒸出量很少，在优化工艺后，甚至可得到纯HI气体，非常有利于IS工艺整体效率的提高。 

HI_x的EED具体原理是：当阴、阳两极都有HI_x物料流过时，H⁺在电场作用下，穿过质子选择性透过膜，由阳极区进入阴极区，同时在两极板上发生如下电极反应： 

阳极：2I^--2e→I₂

阴极：I₂+2e→2I^-

综合起来的结果是，阳极区H⁺、I^-减少，I₂增多，而阴极区I₂减少，H⁺、I^-增多，即HI在阴极区获得了浓缩。针对以上过程，准确评估相关装置对HI的浓缩效率，是对该工艺进行工业化设计和应用的前提。 

目前通用的评价方法主要是根据发生电化学反应和质子传递后，阴、阳两极料液质量和组成的变化，确定整个EED过程中通过单位电荷时，由阳极液通过质子选择性渗透膜进入阴极液的H⁺数，以及渗析至阴极液的H₂O分子数目，以此评价电解-电渗析效率，以上两个特征值分别用表观质子传递数t₊和表观水渗析系数β_w来体现，具体计算方法是： 

以阴极物料的变化计算：t+(C)=FΔnHICItN]]>

βw(C)=ΔnH2oCΔnHIC]]>