你我发生器及其在制浆工业的应用上

发生器及其在制浆工业的应用（上）

提要：在阴极水溶液中添加非离子型催化剂的方法，极大地提高了氧在阴极还原反应中的传质速度，并且有效地防止了HO-2离子进一步还原为OH-离子的副反应，使碱性H2O2水溶液和O2发生器（简称EOP发生器）顺利地实现了工业化。

关键词：H2O2/O2发生器；非离子型催化剂；使用成本

目前Cl2的使用费约是每吨1500元，在纸厂由Cl2制成Ca（ClO）2时，以每吨有效氯计算，约是每吨2000元。以此为标准，以相同的化学当量计（H2O2/Cl2为34/71），当H2O2的使用费降至每吨4170元（100%计）时，已和Ca（ClO）2相当。当H2O2的使用费降低至每吨3130元时，已和Cl2相当。

由此可见，当H2O2（100%计）使用费降至每吨3000元以下时，在无氯漂白的流程中，EOP段的比重将会提高，从而达到无氯漂白的成本不高于原来的氯漂，本文介绍的EOP发生器可以实现这一目标。

1 EOP发生器的技术路线

氧在阴极还原反应的研究，在80年代利用高表面积碳素的技术路线，其原理是：每克碳黑或活性碳拥有数十乃至上百平方米的表面积，用这类高表面积碳素和抗水剂混合，然后经过成型、烧结制成阴极，利用其对氧的巨大吸附能力，防止氧的两电子还原生成HO-2离子的反应出现极化，从而提高了发生器的电流密度，并且有效地防止了HO-2离子被进一步还原的副反应。该项技术路线的致命缺点是：一旦阴极的抗水性能下降，碳素的表面被淹死，寿命就终止了。因此上述方法难以进入工业化应用。

在阴极水溶液我们的实验机对得起客户对我们的信赖中添加非离子型催化剂的方法（中国发明专利.3）的工作原理如图1（略）。

由于非离子化合物不受阴极排斥，可以吸附在阴极上，由催化剂取代O2直接在阴极上得电子还原，因此显著提高了氧的传质速度。另外，催化剂还原反应的E比O2得电子的E显著移向正方，所以有效地防止了HO-2离子的进一步还原。由表1可见，在不使用催化剂条件下，当电流密度提高时，各项指标均出现恶化。

在使用催化剂的条件下，当电流密度提高时，各项指标均良好。

表1

项 目不使用催化剂使用催化剂12345槽电压 V

电流密度 A/m2

阴极出H2O2浓度 g/l

阴极出NaOH浓度 g/l

碱所回收的薄膜可以被制成其他有用的产品比 NaOH/H2O2

电流效率 %

直流电耗 kWh/kgH2O2

阴极能力 kgH2O2/m2h

1.82

2.99

17.15

36.74

2.14

91.5

3.13

0.1712.01

444

18.8

55.8

2.98

67.5

4.69

0.1882.21

646

23.25

76.52

3.29

57.5

6.07

0.2322.07

618

34.87

80.33

2.3

94.7

3.45

0.3822.48

1019

38.42

82.7试样装夹终了后必须松开固定器后才能拉伸2

2.15

99

3.95

0.64 如图2（略）所示，为EOP发生器的流程示意图。

本项技术路线的优点是：

（1）不使用纯氧，只需送入低压空气（0.1MPa），因此设备简单，运行费用也低；

（2）不用高表面积碳素和抗水剂制造阴极，因此不存在阴极使用寿命问题；

（3）非离子型催化剂不受阴极排斥，可吸附在阴极表面，因此水溶液中的浓度很低时（1×mol/l），即可达到满意的工作指标，故避免了回收催化剂的麻烦，使发生器顺利地实现工业化应用。

2 发生器生产H2O2的成本

2.1 1997年在新疆博湖纸厂投产的2台发生器，总生产能力是每日1.1tH2O2（100%计），其成本核算如表2。（未完待续）

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