イオン交換膜（IEM）法電解槽の基本原理
IEM法電解槽の構成
- 図1
鉄が人体の骨にたとえられるなら、苛性ソーダと塩素はビタミンに該当します。塩素・苛性ソーダとその関連製品は化学繊維、紙・パルプ、アルミニウム、石油 精製、鉄鋼、化学工業をはじめ広範に使用されています。また、日常生活でおなじみの石けん、洗剤、接着剤、建材、食品用ラップ、マーガリン、調味料などの 数多くの商品が塩素・苛性ソーダあるいはその誘導品を利用して生産されています。（図１参照）
陽極室内での反応
陽極室内は不純物を取り除き精製された濃度の濃い塩水（NaCl）で満たされており、陽極が塩水中に浸されて直流電流のプラス側に接続されています。
反応として、NaClがNa+イオンとCl-イオンにイオン化されます。Cl-イオンは陽極で酸化され塩素ガス(Cl2)になり、Na+イオンは水を伴ってイオン交換膜を透過し陰極室へ移動します。生成された塩素ガスと濃度が薄くなった塩水は陽極室から排出されます。
イオン交換膜の働き
イオン交換膜は選択的に陽極室内の陽イオン及びそれに伴う水のみ、陰極室への透過を可能にします。したがって陰極室内の苛性ソーダと水が陽極室内へ、また陽極室内の塩素ガスが陰極室内へ移動しないように防く役割もあります。
陰極室内での反応
陰極室内は純水添加して製品より若干薄い苛性ソーダ（NaOH）で満たされており、陰極が苛性ソーダ中に浸されて直流電流のマイナス側に接続されています。
陰極室内の水がH+イオンとOH-イオンにイオン化されます。H+イオンは陰極で還元され水素ガス(H2)になり、OH-イオンは陽極側から来たNa+イオンと結びつき苛性ソーダ(NaOH)が生成されます。生成された水素ガスと苛性ソーダは陰極室から排出されます。
陰極室内の苛性ソーダ濃度を維持するために純水が常時供給され、イオン交換膜に最適な、32wt%の濃度で保持されています。
まとめ
電解槽内部における全体の電気化学反応式は2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2となります。
