A. 離子膜電解法的離子膜電解法
萊特.萊德又稱膜電槽電解法,是利用陽離子交換膜將單元電解槽分隔為陽極室和內陰極室,使電解容產品分開的方法。離子膜電解法是在離子交換樹脂(見離子交換劑)的基礎上發展起來的一項新技術。利用離子交換膜對陰陽離子具有選擇透過的特性,容許帶一種電荷的離子通過而限制相反電荷的離子通過,以達到濃縮、脫鹽、凈化、提純以及電化合成的目的。
經過兩次精製的濃食鹽水溶液連續進入陽極室(圖1),鈉離子在電場作用下透過陽離子交換膜向陰極室移動,進入陰極液的鈉離子連同陰極上電解水而產生的氫氧離子生成氫氧化鈉,同時在陰極上放出氫氣。食鹽水溶液中的氯離子受到膜的限制,基本上不能進入陰極室而在陽極上被氧化成為氯氣。部分氯化鈉電解後,剩餘的淡鹽水流出電解槽經脫除溶解氯,固體鹽重飽和以及精製後,返回陽極室,構成與水銀法類似的鹽水環路。離開陰極室的氫氧化鈉溶液一部分作為產品,一部分加入純水後返回陰極室。鹼液的循環有助於精確控制加入的水量,又能帶走電解槽內部產生的熱量。
B. 陰陽極方程式怎麼寫,選擇什麼離子交換膜,為什麼盡可能詳細點謝謝
左邊硫元素被還原,因此是陰極,電極反應方程式為:
2SO3 2- + 4H+ + 2e- == S2O4 2- + 2H2O
右邊硫元素被氧化,因此是陽極版,電極反應方程式權為:
SO2 -2e- + H2O == SO4 2- + 2H+
以上兩個化學方程式書寫的時候,實際上H+和H2O先不寫,先按照氧化還原反應得失電子配平主要離子,然後再加H+和水配平H和O。
這里的離子交換膜首先要起到隔絕陰離子的作用(不然S2O4 2-不能從左邊獲得,還有可能到右邊;同理H2SO4也不能從右邊獲得)。因此,只能是陽離子交換膜。同時,注意到兩個電極反應方程式,陽極生成H+,陰極消耗H+,因此是H+在進行流動,所以需要陽離子交換膜。
C. 求助陽離子交換膜的購買經驗,如何選擇
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,其它離子難以回透過。
電解時從答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。
D. 高中知識電解池裡的離子交換膜功能是什麼為什麼要用
比如電解氯化鈉溶液,一邊放出氯氣,一邊放出氫氣,如果不採取措施,氯氣就會和氫氧化鈉再反應,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.
E. 高中化學題,這一題B選項如何理解電化學哩如何判斷電解槽中的離子交換膜是哪種
寫出陽極反應式,會發現生成了四個氫離子,這些氫離子去哪裡了?就是通過離子交換膜到陰極區域去了 懂了嗎 就是通過陰陽極的反應式跟兩邊所生成的組織來判斷各種物質的去向 和來源
F. 電解池離子交換膜到底有什麼用
離子交換膜是具有離子交換性能的、由高分子材料製成的薄膜(也有無機離子交換股,但其使用尚不普通)。它與離子交換樹脂相似,都是在高分子骨架上連接一個活性基團,但作用機理和方式、效果都有不同之處。當前市場上離子交換膜種類繁多,也沒有統一的分類方法。一般按膜的宏觀結構分為三大類:
1. 非均相離子交換膜 由粉末狀的離子交換樹脂加黏合劑混煉、拉片、加網熱壓而成。樹脂分散在黏合劑中,因而其化學結構是不均勻的。
2. 均相離子交換膜 均相離子交換膜系將活性基團引入一惰性支持物中製成。它沒有異相結構,本身是均勻的。其化學結構均勻,孔隙小,膜電阻小,不易滲漏,電化學性能優良,在生產中應用廣泛。但製作復雜,機械強度較低。
3. 半均相離子交換膜 也是將活性基團引入高分子支持物製成的。但兩者不形成化學結合,其性能介於均相離子交換膜和非均相離子交換膜之間。
此外,離子交換膜按功能及結構的不同,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、聚電解質復合物膜五種類型。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。
G. 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。
H. 離子交換膜的類型
材料:有機膜、無機膜
結構:對稱膜(微孔膜、均質膜)、非對稱膜、復合膜
形狀:平板膜、管式膜、中空纖維膜、卷式
分離機理: 擴散性膜 、離子交換膜、選擇性膜、非選擇性膜
分離過程:反滲透膜、滲透膜、氣體分離膜、電滲析膜、滲析膜、滲透蒸發膜
孔徑大小:微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜
分離膜由高分子、金屬、陶瓷等材料製造,以高分子材料居多,按其物態又可分為固膜、液膜與氣膜三類。氣膜分離尚處於實驗研究中,液膜已有中試規模的工業應用,主要用於廢水處理中。
目前大規模工業應用的多為固膜,固膜主要以高分子合成膜為主,高分子膜可製成緻密的或多孔的、對稱的或不對稱的。
近年來,無機陶瓷膜材料發展迅猛並進入工業應用,尤其是在微濾、超濾及膜催化反應及高溫氣體分離中的應用,充分展示了其化學性質穩定、耐高溫、機械強度高等優點。陶瓷膜和金屬膜亦可以是對稱或不對稱的,但制備方法完全不同。
I. 衡量電滲析離子交換膜性能的指標有哪些
衡量電滲析離子交換膜性能的指標有哪些?
電滲析法的關鍵在於電滲析器的性能,而電滲析器性能的關鍵又取決於離子交換膜的性能。離子交換膜性能的具體衡量指標有以下幾方面。
(1)膜的選擇透過性指標膜的選擇透過性是離子交換膜最重要的性能,可用遷移數和膜電λ來表徵膜的選擇透過性。極端情況下,理想膜只允許反離子通過,不允許同離子通過,即此時反離子的遷移數為1,同離子的遷移數為零。因此可用遷移數定量地表示膜的選擇透過性。
用離子交換膜分隔兩種濃度不同的電解質溶液,橫跨膜的電λ差就是膜電λ。膜電λ的大小取決於膜的離子選擇透過性和膜兩側溶液的濃度差。因此,在一定的濃差及溫度下,可以用膜電λ表徵膜的選擇透過性。
(2)交換容量 指單λ膜樣品中所含活性基團的數量。通常以單λ乾重(g)的膜所含可交換離子的物質的量(mm01)表示。膜的選擇透過性及導電性能均與膜的交換容量大小相關。膜的交換容量一般在1~3mmol/g干膜。
(3)導電性膜的導電性可以用電阻率、電導率或面電阻表示。面電阻是指單λ膜面積所具有的電阻,單λa/cm2膜。完全乾燥的膜基本不導電,膜的導電性能是由含水膜中的電解質溶液實現的,因此膜的導電性與溶液及膜中的離子種類、濃度以及溶液溫度、膜自身的特性等相關,通常要求膜的導電能力應大於溶液的導電能力。
(4)含水率它表示濕膜中所含水的百分數(可以單λ質量干膜或濕膜計)。含水率與膜的活性基團數量、交聯度以及電解質溶液的離子種類、平衡濃度相關。其數值通常在30 9/6~50%范Χ。
(5)厚度膜的厚度與膜電阻和機械強度相關。在保證一定機械強度的前提下,膜越薄,其電阻就越小,導電性能也就越好。通常異相膜的厚度約1mm,均相膜厚度約0.2~0.6mm,最薄的為O.015mm。
(6)破裂強度 膜在實際應用中所能承受的最大垂直壓力。破裂強度是衡量膜的機械強度的重要指標之一。在電滲析器操作中,膜兩側所受到的流體壓力不可能相等,因此膜必須具備足夠的機械強度,以免因膜的破裂造成濃室和淡室貫通而使電滲析器無法運行。國產膜的破裂強度為0.3~1.0MPa。
J. 電解法離子交換膜的主要成分
1,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。
2,電解槽的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,鈦陽極網上塗有鈦,釕等氧化物塗層;陰極由碳鋼網製成,上面塗有鎳塗層;陽離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽極室。
1,陽離子交換膜有一種特殊的性質,即它只允許陽離子通過,而阻止陰離子和氣體通過,也就是說只允許Na++通過,而Cl-,OH-和氣體則不能通過.這樣既能防止陰極產生的H2和陽極產生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒鹼的質量。
2,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.通電時,H2O在陰極表面放電生成H2,Na++穿過離子膜由陽極室進入陰極室,導出的陰極液中含有NaOH;Cl-則在陽極表面放電生成Cl2.電解後的淡鹽水從陽極導出,可重新用於配製食鹽水。
1,電解法制鹼的主要原料是飽和食鹽水,由於粗鹽水中含有泥沙,Ca2++,Mg2++,Fe3++,SO42-雜質,不符合電解要求,因此必須經過精製。
2,精製食鹽水時經常加入BaCl2,Na2CO3,NaOH等,使雜質成為沉澱過濾除去,然後加入鹽酸調節鹽水的pH.例如:
3,為了除去SO42-,可以先加入BaCl2溶液,然後再加Na2CO3溶液,以除去過量的Ba2++:
Ba2++SO4-6=BaSO4
CO32-+Ba2+=BaCO3
這樣處理後的鹽水仍含有一些Ca2++,Mg2++等金屬離子,由於這些陽離子在鹼性環境中會生成沉澱,損壞離子交換膜,因此該鹽水還需送入陽離子交換塔,進一步通過陽離子交換樹脂除去Ca2++,Mg2++等.這時的精製鹽水就可以送往電解槽中進行電解了.