㈠ 簡述離子膜 電解
不知道是不是說的離子交換膜,不過你既然說電解,應該就是了
離子交換膜,一種含離子基團的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。因為一般在應用時主要是利用它的離子選擇透過性,所以也稱為離子選擇透過性膜。
電解,電流通過物質而引起化學變化的過程。化學變化是物質失去或獲得電子(氧化或還原)的過程。電解過程是在電解池中進行的。電解池是由分別浸沒在含有正、負離子的溶液中的陰、陽兩個電極構成。電流流進負電極(陰極),溶液中帶正電荷的正離子遷移到陰極,並與電子結合,變成中性的元素或分子;帶負電荷的負離子遷移到另一電極(陽極),給出電子,變成中性元素或分子。
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離子交換膜在電解中有著比較重要的作用,當然並不是所有的電解都需要離子交換膜,離子交換膜的作用在於隔絕生成物中的某兩類物質,一般是兩種接觸直接反映的物質,如:電解氯化鈉時,一般會生成氯氣,氫氧化鈉。但這兩種物質一接觸便反應,生成了次氯酸鈉和氯化鈉,但當我們在陰陽極之間加上陽離子交換膜(即只有陽離子才能通過該膜)時,陽極會產生氯氣,但周圍都是氯化鈉,因此不會反映,可直接收集氯氣,陰極處生成氫氧根離子和氫氣,氫氣直接收集,這是另一邊的鈉離子便會通過膜和氫癢根離子在一起,成為了氫氧化鈉溶液,一個反應生成了三種我們需要的物質,這便是離子交換膜的一個最簡單的應用。
㈡ 離子交換膜法電解飽和食鹽水的原理
+極OH根放電生成氧氣
-極cl離子放電生成氯氣
因為有膜所以OH根留在+極生成NaOH
同時防止cl離子與NaOH接觸發生反應
㈢ 離子交換膜的作用
離子交換膜可裝配成電滲析器而用於苦鹹水的淡化和鹽溶液的濃縮。電滲析裝置的淡化程度可達一次蒸餾水純度。也可應用於甘油、聚乙二醇的除鹽,分離各種離子與放射性元素、同位素,分級分離氨基酸等。此外,在有機和無機化合物的純化、原子能工業中放射性廢液的處理與核燃料的制備,以及燃料電池隔膜與離子選擇性電極中,也都採用離子交換膜。離子交換膜在膜技術領域中佔有重要的地位,它對仿生膜研究也將起重要作用。
㈣ 離子交換膜的原理是什麼
離子交換膜又稱離子選擇透過性膜。
按其功能和結構的不同,可分為陽離子交換膜、陰離子交換膜、兩性交換膜、鑲嵌離子交換膜、聚電解質復合膜5種。離子交換膜的構造和離子交換樹脂相同,但為膜的形式。
離子交換膜可製成均相膜和非均相膜兩類。採用高分子的加工成型方法製造。①均相膜。先用高分子材料如丁苯橡膠、纖維素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等製成膜,然後引入單體如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等,在膜內聚合成高分子,再通過化學反應引入所需功能基。也可通過甲醛、苯酚等單體聚合製得。②非均相膜。用粒度為200~400目的離子交換樹脂和普通成膜性高分子材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯等充分混合後加工成膜製得。為免失水乾燥而變脆破裂,須保存在水中。
離子交換膜主要應用於海水淡化,甘油、聚乙二醇的除鹽,放射性元素、同位素及氨基酸的分離,有機物及無機物純化,放射性廢液處理,燃料電池隔膜及選擇性電極等。
㈤ 離子交換膜法電解工藝有哪些特點
離子交換膜具有選擇透過性。它只讓Na + 帶著少量水分子透過,其它回離子難以透過。電解答時從電解槽的下部往陽極室注入經過嚴格精製的
NaCl溶液,往陰極室注入水。在陽極室中Cl - 放電,生成 C1 2 ,從電解槽頂部放出,同時 Na + 帶著少量水分子透過陽離子交換膜流向陰極室。在陰極室中
H + 放電,生成 H 2 ,也從電解槽頂部放出。但是剩餘的 OH - 由於受陽離子交換膜的阻隔,不能移向陽極室,這樣就在陰極室里逐漸富集,形成了
NaOH溶液。隨著電解的進行,不斷往陽極室里注入精製食鹽水,以補充NaCl的消耗;不斷往陰極室里注入水,以補充水的消耗和調節產品NaOH的濃度。所得的鹼液從陰極室上部導出。因為陽離子交換膜能阻止Cl
- 通過,所以陰極室生成的
NaOH溶液中含NaCl雜質很少。用這種方法製得的產品比用隔膜法電解生產的產品濃度大,純度高,而且能耗也低,所以它是目前最先進的生產氯鹼的工藝。
㈥ 電解池離子交換膜到底有什麼用,
比如電解氯化鈉溶液,一邊放出氯氣,一邊放出氫氣,如果不採取措回施,氯氣就會和氫氧化鈉再反應答,雖然生成的氯化鈉可以被再放出來,但是次氯酸鈉就沒法處理了。為了防止這些副反應的發生,我們就可以用離子交換膜把氫氧根鎖在另一邊,讓它過不來(雖然氯氣那邊還有極微量的氫氧根,那已經不足以產生很大誤差了)這就是一個例子.
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㈦ 離子交換膜的性能指標
離子交換膜的性能是多方面的,必須根據膜的電化學性能、化學性能和物理力學性能對膜進行綜合評價分析。一般商品膜常提供以下性能指標。1、交換容量交換容量是離子交換膜的關鍵參數,其單位為mmol/g。一般交換容量高的膜,選擇透過性好,導電能力也強。但是由於活性基團一般具有親水性,因此當活性基團含量高時,膜內水分與溶脹度會隨之增大,從而影響膜的強度。有時也會因膜體結構過於疏鬆,而使膜的選擇性下降。一般膜的交換容量約為2-3mmol/g.2、含水量指膜內與活性基團結合的內在水,經每克干膜所含水的克數表示(%)。的含水量與其交換容量和交聯度有關,如上所說,隨著交換容量提高,含水量增加。交聯度大的膜由於膜結構,含水量也會相應降低。提高膜的含水量,可使膜的導電能力增加,但由於膜的溶脹會合螈選擇性下降,一般膜的含水量約為20%-40%左右。3、導電性(膜電阻)一般用電導率(Ω.cm)或電阻率(Ω.cm)表示,也常用膜面電阻即單位膜面積的電阻(Ω.cm)表示。對電阻的表示因用途而異。一般講,在不影響其他性能的情況下電阻越小越好,以降低電能消耗。膜電阻與膜結構和膜厚度有關,此外還與外界溶液及溫度有關。通常規定25C,於0.1mol/L KCL溶液或0.1mol/L NaCL溶液中測定的膜電導作為比較標准4、選擇透過性反映膜對不同離子的選擇透過能力,用離子遷移數(t)和膜的透過度(p)來表示。膜內離子遷移數即某一種離子在膜內的遷移量與全部離子在膜內的遷移量的比值。或者也可用離子遷移所帶電量之比來表示。對於理想的離子交換膜,反離子的遷移數為1,同名離子的遷移數為0.實際上由於各種因素的影響,反離子在膜內的實際遷移可能達到1。有兩種方法可以得到膜的離子遷移數, 一是膜電位法,將膜在兩種不同濃度的同類電解質中測定其膜電位,再由膜電位計算遷移數。另一種方法是,在外加直流電場下,在電滲析槽中直接測定膜的遷移數。一般要求,實用的離子交換膜透過度大於85%,反離子遷移數大於0.9,並希望在高濃度電解質中仍有良好的選擇透過性。5、機械強度膜的機械強度包括膜的爆破強度和抗拉強度以及抗彎強度和柔韌性能。爆破強度是指膜受到垂直方向的壓力時, 所能承受的最高壓力,採用水壓爆破法測定,以單位面積上所受壓力表示(MPa),它是表明膜的機械強度的重要指標。抗拉強度是指膜受到平等方向的拉力時,所能賓最高拉力,以單位面積上所受接力表示(MPa)。膜的機械強度主要決定地的化學結構、增強材料等。增強的交聯度可提高膜的機械強度,而增設交換容量和含水量會使強度下降。一般使用膜的尖大於0.3MPa。6、膨脹性能(尺寸穩定性)膜有膨脹和收縮應盡量小而且均勻。否則既會帶來組裝的,而且還將造成壓頭損失增大、漏水、漏電和電流率下降等不良現象。7、化學性能指膜的耐酸鹼、耐溶劑、耐氧化、耐輻照、耐溫、耐有機污染等性能
㈧ 電解池加了陽離子交換膜後,只有陽離子可以通過,那溶液還會是電中性嗎,不就是有一邊水帶正電,一邊帶負
你在電解過程中,陽離子在陰極放電,導致陽離子減少,所以才需要陽極的陽離子跑過來補充啊.如果兩邊本身就電中性的,那為什麼陽離子要通過交換膜?
㈨ 離子交換膜法電解食鹽水具體原理 謝謝
二、離子交換膜法制燒鹼
1.離子交換膜電解槽的構成
離子交換膜電解槽
主要由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導電銅棒等組成;每台電解槽由若干個單元槽串聯或並聯組成。陽極用金屬鈦網製成,為了延長電極使用壽命和提高電解效率,陽極網上塗有鈦、釕等氧化物塗層;陰極由碳鋼網製成,上面塗有鎳塗層;離子交換膜把電解槽分成陰極室和陽極室。
電極均為網狀,可增大反應接觸面積,陽極表面的特殊處理是考慮陽極產物Cl2的強腐蝕性。
離子交換膜法制燒鹼名稱的由來,主要是因為使用的陽離子交換膜,該膜有特殊的選擇透過性,只允許陽離子通過而阻止陰離子和氣體通過,即只允許H+、Na+通過,而Cl-、OH-和兩極產物H2和Cl2無法通過,因而起到了防止陽極產物Cl2和陰極產物H2相混合而可能導致爆炸的危險,還起到了避免Cl2和陰極另一產物NaOH反應而生成NaClO影響燒鹼純度的作用。
上海天原化工廠電解車間的離子交換膜電解槽
2.離子交換膜法電解制鹼的主要生產流程
如圖,精製的飽和食鹽水進入陽極室;純水(加入一定量的NaOH溶液)加入陰極室,通電後H2O在陰極表面放電生成H2,Na+則穿過離子膜由陽極室進入陰極室,此時陰極室導入的陰極液中含有NaOH;Cl-則在陽極表面放電生成Cl2。電解後的淡鹽水則從陽極室導出,經添加食鹽增加濃度後可循環利用。
陰極室注入純水而非NaCl溶液的原因是陰極室發生反應為2H++2e-=H2↑;而Na+則可透過離子膜到達陰極室生成NaOH溶液,但在電解開始時,為增強溶液導電性,同時又不引入新雜質,陰極室水中往往加入一定量NaOH溶液。
氯鹼工業的主要原料:飽和食鹽水,但由於粗鹽水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等雜質,遠不能達到電解要求,因此必須經過提純精製。
㈩ 在電解飽和食鹽水制鹼時,用到了陽離子交換膜,那麼電解過程中,溶液中只能靠陽離子的定向移動來導電嗎
離子膜主要由全氟羧酸層、磺酸層和增強網布組成。陰極的羧酸層為阻擋層,具有高正離子選擇滲透性;陽極的磺酸層具有高離子傳導性。一般是阻擋陰離子通過,允許陽離子通過。在電解食鹽水時,理論上之允許鈉離子和水通過,導電性靠其完成。但是膜上不可避免的會存在微孔會有少數的陰離子從中遷移。