A. 离子膜电解操作流程
又称膜电槽电解法,是利用阳离子交换膜将单元电解槽分隔为阳极室和阴极室,使电解产品分开的方法。离子膜电解法是在离子交换树脂(见离子交换剂)的基础上发展起来的一项新技术。利用离子交换膜对阴阳离子具有选择透过的特性,容许带一种电荷的离子通过而限制相反电荷的离子通过,以达到浓缩、脱盐、净化、提纯以及电化合成的目的。这项技术已经用于氯碱的生产,海水和苦咸水的淡化,工业用水和超纯水的制备,酶、维生素与氨基酸等药品的精制,电镀废液的回收,放射性废水的处理等方面,其中应用最广泛、成效最显著的是氯碱工业。在氯碱工业中,利用阳离子交换膜电解槽电解食盐或氯化钾水溶液来制造氯气、氢气和高纯度的烧碱(氢氧化钠)或氢氧化钾。1975年日本旭化成工业公司制成全氟羧酸型离子交换膜,首先实现离子膜电解法制烧碱,同年日本实现工业化生产。
工艺流程 经过两次精制的浓食盐水溶液连续进入阳极室(图1[离子膜电解法生产流程]),钠离子在电场作用下透过阳离子交换膜向阴极室移动,进入阴极液的钠离子连同阴极上电解水而产生的氢氧离子生成氢氧化钠,同时在阴极上放出氢气。食盐水溶液中的氯离子受到膜的限制,基本上不能进入阴极室而在阳极上被氧化成为氯气。部分氯化钠电解后,剩余的淡盐水流出电解槽经脱除溶解氯,固体盐重饱和以及精制后,返回阳极室,构成与水银法类似的盐水环路。离开阴极室的氢氧化钠溶液一部分作为产品,一部分加入纯水后返回阴极室。碱液的循环有助于精确控制加入的水量,又能带走电解槽内部产生的热量。
离子膜电解槽 根据供电方式的不同,分为复极式和单极式两种。复极式电解槽的各单元电解槽串联相接,电解槽的总电压为各个单元电解槽的电压之和;电路中各台电解槽并联。单极式电解槽的各单元电解槽并联相接,电解槽的总电流为各个单元电解槽的电流之和;电路中各台电解槽串联。有的离子膜电解槽为板式压滤机型结构(图2[压滤机型离子交换膜电解槽结构]):在长方形的金属框内有爆炸复合的钛-钢薄板隔开阳极室和阴极室,拉网状的带有活性涂层的金属阳极和阴极分别焊接在隔板两侧的肋片上,离子膜夹在阴阳两极之间构成一个单元电解槽。大约 100个左右的单元电解槽由液压装置组成一台电解器。另外,还有类似板式换热器的结构,由冲压的轻型钛板阳极、离子膜和冲压的镍板阴极夹在一起,构成单元电解槽。若干个单元电解槽夹在两块端板之间组成一台电解槽。
离子交换膜 侧链上带有磺酸基和(或)羧酸基等阴离子官能团的全氟聚合物制成的薄膜。对离子膜的要求:①阳离子选择透过性好;②电解质扩散率低;③较高的化学稳定性和热稳定性;④机械强度高,不易变形;⑤电阻小。现代阳离子交换膜大多为聚氟烃织物增强的全氟磺酸-全氟羧酸复合膜。面向阳极的一侧为电阻较小的磺酸基;面向阴极的一侧为含水量低的羧酸基,能抑制氢氧离子向阳极室移动而提高电流效率,有的还处理成为粗糙的表面,或附有微孔状无机物薄膜,以增加全氟羧酸膜的亲水性,减少氢气泡在膜表面上的滞留。这种膜适用于两极间距极小的所谓“零”极距或“膜”间隙的离子交换膜电解槽。
特点 ①总能耗最低(与隔膜电解法和水银电解法相比),在4000A/m电流密度下,每吨烧碱的直流电耗为7.56~7.92GJ(2100~2200kWh);②烧碱纯度高,50%的氢氧化钠碱液,含氯化钠50~60ppm;③无水银或石棉污染环境的问题;④操作、控制都比较容易;⑤适应负荷变化的能力较大;⑥要求用高质量的盐水;⑦离子膜的价格比较昂贵。
现状和展望 80年代初,先进的离子膜可在 4000A/m的电流密度下运转,电流效率为95%~96%;可以直接生产浓度为35%的氢氧化钠,离子膜的使用寿命约为2年。由于离子膜法具有较多的优点,今后新建的氯碱生产装置一般将采用离子膜法。现有的水银法或隔膜法氯碱厂也会有一部分在技术改造时转换为离子膜法。
B. 如图为阳离子交换膜法以石墨为电极电解饱和硫酸钠溶液的原理示意图.已知Na2SO4溶液从A口进料,含少量NaO
A.惰性电极电解饱和硫酸钠溶液,阳极发生4OH--4e-=2H2O+O2↑,故A正确;
B.右侧为阴极版,阴极发生2H++2e-=H2↑,则从权E出口逸出的气体是H2,故B正确;
C.含少量NaOH的水从B口进料,该装置实质为电解水,则从D出口流出的是较浓的NaOH溶液,故C正确;
D.电路中转移4mol电子时,阳极区有1molO2生成,不会生成H2SO4,故D错误;
故选D.
C. 有一个电解池电解氯化铜,如果我在溶液里放入了阴离子交换膜和阳离子交换膜,那么反应会不会继续进行纠
不用纠结的呀
电解过程里面,阴离子向阳极移动,在阳极上放电
阳离子向阴极移动,内在阴极上放电容
如果加上两个交换膜,相当于把一个电解池分成了两半,由于两边起始时候本来就都有这些离子,所以肯定能继续进行
理论上,一段时间以后 就相当于电解水了
D. 工业上电解制碱的技术是用离子交换膜法,主要原料是饱和食盐水.如图为离子交换膜法电解原理示意图:请回
(1)阳离子交换膜只允许阳离子钠离子通过,而阴离子氢氧根和氯离子均不能通过,故答案为:③⑤;
(2)电解池中和电源的正极相连的是电解池的阳极,所以A极为电解槽的阳极,氯离子发生失电子的氧化反应,即2Cl-→2e-+Cl2↑,故答案为:阳;2Cl-→2e-+Cl2↑;
(3)氯气的物质的量=
=
mol;电解水时,生成氢气与氢氧化钠的物质的量之比为1:2,所以生成n(NaOH)=
mol,原来n(NaOH)=
=2.5amol,所以反应后溶液中n(NaOH)=(
+2.5a)mol,电解后溶液质量=1000ag+
mol×2×23g/mol-
mol×2g/mol=1000ag+
g,
溶液体积=
,则C(NaOH)=
mol/L=
×dmol/L,
故答案为:
×d;
(4)氯气和热的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、氯酸钠和水,方程式为:3Cl
2+6OH
-△ | .
E. 目前工业上电解水制氢用的碱性离子交换膜主要有哪些
我以前的工作单位就是使用这种原理制液碱,氢气,氧气的;用的是日本进口(株式会社)阴阳极离子交换膜,价位在1-2万人民币之间一张,这种进口膜的使用还是很普遍的,另外中化旗下的蓝星似乎也有这类产品,
F. 倘若电解水 电解质中性 存在阳离子交换膜(不能交换阴离子) 阳极还能写 OH-失电子么
可以,为什么不能?
G. 离子膜电解法的离子膜电解法
莱特.莱德又称膜电槽电解法,是利用阳离子交换膜将单元电解槽分隔为阳极室和内阴极室,使电解容产品分开的方法。离子膜电解法是在离子交换树脂(见离子交换剂)的基础上发展起来的一项新技术。利用离子交换膜对阴阳离子具有选择透过的特性,容许带一种电荷的离子通过而限制相反电荷的离子通过,以达到浓缩、脱盐、净化、提纯以及电化合成的目的。
经过两次精制的浓食盐水溶液连续进入阳极室(图1),钠离子在电场作用下透过阳离子交换膜向阴极室移动,进入阴极液的钠离子连同阴极上电解水而产生的氢氧离子生成氢氧化钠,同时在阴极上放出氢气。食盐水溶液中的氯离子受到膜的限制,基本上不能进入阴极室而在阳极上被氧化成为氯气。部分氯化钠电解后,剩余的淡盐水流出电解槽经脱除溶解氯,固体盐重饱和以及精制后,返回阳极室,构成与水银法类似的盐水环路。离开阴极室的氢氧化钠溶液一部分作为产品,一部分加入纯水后返回阴极室。碱液的循环有助于精确控制加入的水量,又能带走电解槽内部产生的热量。
H. 电解的时候阳离子交换膜对阴阳极ph有影响吗
肯定不影响,因为如果影响实验的结果这个电解用离子交换膜就没有意义了~
I. 我想找一种离子交换膜,而且得是阳离子膜,日本生产的。谁对这方面了解的提供一些日本的公司和联系方式。
你要找阳离子的,呵呵,SPE水电解吧,用杜邦Nafion膜吧,比日本的好。
J. 工业上电解制碱的技术是用阳离子交换膜法,主要原料是饱和食盐水.图为阳离子交换膜法电解原理示意图:请
(1)根据图知,A为电解槽阳极,B为阴极,阴极上氢离子放电生成氢气,同时电极附近生成氢氧根离子,碱性条件下,铁发生吸氧腐蚀,故答案为:阳;吸氧腐蚀; (2)阳离子交换膜只能允许阳离子通过,故选③⑤; (3)A.电解时,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上氢离子放电生成氢气同时电极附近生成氢氧根离子,氢氧根离子通过阴离子交换膜移向阳极,氯气和氢氧根离子反应生成氯酸根离子,电解结束时,溶液呈电中性,则右侧溶液中含有ClO3-,故A正确; B.电解时,阴极上氢离子放电,阳极上氯离子放电生成氯酸根离子,电池反应式为NaCl+3H2O 通电 | .
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