『壹』 原电池中,用离子交换膜后的影响(反应后电解质溶液中阴阳离子是如何
不影响发电的
『贰』 离子交换膜电解槽的组成是什么阳离子交换膜的作用是什么
①离子交来换膜电解自槽的组成
由阳极(金属钛网)、阴极(碳钢网)、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成,电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。下图表示一个单元槽的示意图。
②阳离子交换膜的作用
将电解槽隔成阴极室和阳极室,它只允许阳离子(Na+)通过,而阻止阴离子(Cl-、OH-)和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
『叁』 电解池离子交换膜到底有什么用
离子交换膜是具有离子交换性能的、由高分子材料制成的薄膜(也有无机离子交换股,但其使用尚不普通)。它与离子交换树脂相似,都是在高分子骨架上连接一个活性基团,但作用机理和方式、效果都有不同之处。当前市场上离子交换膜种类繁多,也没有统一的分类方法。一般按膜的宏观结构分为三大类:
1. 非均相离子交换膜 由粉末状的离子交换树脂加黏合剂混炼、拉片、加网热压而成。树脂分散在黏合剂中,因而其化学结构是不均匀的。
2. 均相离子交换膜 均相离子交换膜系将活性基团引入一惰性支持物中制成。它没有异相结构,本身是均匀的。其化学结构均匀,孔隙小,膜电阻小,不易渗漏,电化学性能优良,在生产中应用广泛。但制作复杂,机械强度较低。
3. 半均相离子交换膜 也是将活性基团引入高分子支持物制成的。但两者不形成化学结合,其性能介于均相离子交换膜和非均相离子交换膜之间。
此外,离子交换膜按功能及结构的不同,可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同,但为膜的形式。
离子交换膜可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。电渗析装置的淡化程度可达一次蒸馏水纯度。也可应用于甘油、聚乙二醇的除盐,分离各种离子与放射性元素、同位素,分级分离氨基酸等。此外,在有机和无机化合物的纯化、原子能工业中放射性废液的处理与核燃料的制备,以及燃料电池隔膜与离子选择性电极中,也都采用离子交换膜。离子交换膜在膜技术领域中占有重要的地位,它对仿生膜研究也将起重要作用。
『肆』 离子交换膜的原理是什么
离子交换膜又称离子选择透过性膜。
按其功能和结构的不同,可分为阳离版子交换膜、权阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合膜5种。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同,但为膜的形式。
离子交换膜可制成均相膜和非均相膜两类。采用高分子的加工成型方法制造。①均相膜。先用高分子材料如丁苯橡胶、纤维素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等制成膜,然后引入单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等,在膜内聚合成高分子,再通过化学反应引入所需功能基。也可通过甲醛、苯酚等单体聚合制得。②非均相膜。用粒度为200~400目的离子交换树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后加工成膜制得。为免失水干燥而变脆破裂,须保存在水中。
离子交换膜主要应用于海水淡化,甘油、聚乙二醇的除盐,放射性元素、同位素及氨基酸的分离,有机物及无机物纯化,放射性废液处理,燃料电池隔膜及选择性电极等。
『伍』 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。
『陆』 航创电解质分析仪的仪器工作原理
航创电解质分析仪是采用离子选择电极测量法来实现精确检测的。仪器上有六种电极:钾、钠、氯、离子钙、PH和参比电极。每个电极都有一离子选择膜,会与被测样本中相应的离子产生反应,膜是一离子交换器,与离子电荷发生反应而改变了膜电势,就可检测液样本和膜间的电势。膜两边被检测的两个电势差值会产生电流,样本,参考电极,参考电极液构成“回路”一边,膜,内部电极液,内部电极为另一边。
内部电极液和样本间的离子浓度差会在工作电极的膜两边产生电化学电压,电压通过高传导性的内部电极引到到放大器,参考电极同样引到放大器的地点.通过检测一个精确的已知离子浓度的标准溶液获得定标曲线,从而检测样本中的离子浓度.
溶液中被测离子接触电极时,在离子选择电极基质的含水层内发生离子迁移.迁移的离子的电荷改变存在着电势,因而使膜面间的电位发生变化,在测量电极与参比电极间产生一个电位差.
一般常用电极结构:
钠电极特点:钠电极是一种玻璃毛细管电极用来测定液体样本中的钠离子浓度。
主要结构:
电极套:透明塑料。
测量毛细管:钠敏感玻璃。
电极室 :密封的,内充满钠电极液。
电极芯:Ag、Agcl
钾电极特点:钾电极是一种膜电板,也是用来测量样本中的钾离子浓度。
主要结构:
电极套:透明塑料。
测量毛细管:钾离子敏感膜。
电极室:密封的,内充满K+液。
电极芯:Ag/Agcl
氯电极特点:氯电极也是一种膜电极,用来测量样本中的Cl离子浓度。
主要结构: 电极套:透明塑料。
测量毛细管:Cl离子敏感膜。
电极室:密封的且充有Cl-液。
电极芯:Ag/Agcl
参比电极特点:参比电极是连接样本和信号地的一个装置。
主要结构: 参比电极由两部分组成: 参比电极套和参比电极芯。参比电极套中的参比液在以参比电极芯与样本之间形成一个盐桥,每次测量开始时,参比液被注入参比电极套中,同时有一小部分参比液由玻璃毛细管中渗入测量室 ,从而在样本和参比电极芯之间形成盐桥,参比电极芯在电信号地和参比液之间形成回路。
测量过程:离子选择式电极,电极内含有已知离子浓度的电极液,通过离子选择电极膜与样本中相应离子相互渗透,从而在膜的两边产生膜电位,样本中离子浓度不用,产生的电位信号的大小也不同,通过测量电位信号大小就可以测知样本中离子的浓度。
电极内液与样本之间的离子浓度差使电极膜产生电化学电位,这个电位可由电极取出,输往放大器的输入端,放大器的另一个输入端与参比电极连接并接地,电极电压可进一步放大。形成电压差,决定着被测样本的离子浓度。
3、研究过程
电极溶液中被测离子接触电极时,在离子选择电极膜基质的含水层内发生离子迁移。迁移离子的电荷改变存在着电势,因而使膜面间的电位发生变化;在测量电极与参比电极间产生一个电位差。理想的离子选择性电极对溶液中所要测定的离子产生的电位差,应符合能斯特(Nernst)方程:
E=E0+ log10a(x)
E:测得的电位
E0:标准电极电位(常数)
R:气体常数
T:绝对温度
Z:离子价
F:法拉第常数
a(x):离子的活度
可见测得的电极电位和“X”离子的活度的对数成比例,当活度系数保持恒定时,电极电位与离子浓度(C)的对数也成比例,以此来求出溶液中离子的活度或浓度。
生产钠钾氯离子电极分析仪的厂家很多,但所用的电极基本相同,钠多采用硅酸锂铝玻璃电极膜制成,寿命较长,钾电极多采用结页氨霉素膜制成。
离子选择性电极分析仪内的主要组成部分K+、Na+、Cl-电极都有规定的寿命,需要定期更换。一般情况下,经多次保养电极,且保证管道畅通,多次定标仍不能通过的电极,就需更换此电极。
观察这些极损的电极,发现其报损的原因是电极内的电极液面低于银针面。在测量样本时,测得的电位差无法通过银针传送给参比电极,以做下一步的放大及测定。
『柒』 离子交换膜的两个作用
1、离子交换膜可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。2、离子交换膜也可应用于甘油、聚乙二醇的除盐,分离各种离子与放射性元素、同位素,分级分离氨基酸等。此外,在有机和无机化合物的纯化、原子能工业中放射性废液的处理与核燃料的制备,以及燃料电池隔膜与离子选择性电极中,也都采用离子交换膜。
离子交换膜是具有离子交换性能的、由高分子材料制成的薄膜(也有无机离子交换股,但其使用尚不普通)。它与离子交换树脂相似,都是在高分子骨架上连接一个活性基团,但作用机理和方式、效果都有不同之处。当前市场上离子交换膜种类繁多,也没有统一的分类方法。一般按膜的宏观结构分为三大类:
1.非均相离子交换膜。由粉末状的离子交换树脂加黏合剂混炼、拉片、加网热压而成。树脂分散在黏合剂中,因而其化学结构是不均匀的。
2.均相离子交换膜。均相离子交换膜系将活性基团引入一惰性支持物中制成。它没有异相结构,本身是均匀的。其化学结构均匀,孔隙小,膜电阻小,不易渗漏,电化学性能优良,在生产中应用广泛。但制作复杂,机械强度较低。
3.半均相离子交换膜。也是将活性基团引入高分子支持物制成的。但两者不形成化学结合,其性能介于均相离子交换膜和非均相离子交换膜之间。
此外,离子交换膜按功能及结构的不同,可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同,但为膜的形式。
『捌』 离子交换膜的特点是什么
1)离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。2)离子交换膜按功能及结构的不同,可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。3)离子交换膜的膜电阻和选择透过性是膜的电化学性能的重要指标。阳离子在阳膜中透过性次序为: Li+>Na+>NH4+>K+>Rb+>Cs+>Ag+> Tl+>Mg2+>Zn2+>Co2+>Cd2+> Ni2+>Ca2+>Sr2+>Pb2+>Ba2+ 阴离子在阴膜中透过性次序为: F->CH3COO->HCOO->Cl->SCN->Br-> CrO4->NO3->I->(COO)2-(草酸根)>SO42-4)离子交换膜可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。
『玖』 离子交换膜的原理是什么
离子交换膜又称离子选择透过性膜。
按其功能和结构的不同,可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合膜5种。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同,但为膜的形式。
离子交换膜可制成均相膜和非均相膜两类。采用高分子的加工成型方法制造。①均相膜。先用高分子材料如丁苯橡胶、纤维素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等制成膜,然后引入单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等,在膜内聚合成高分子,再通过化学反应引入所需功能基。也可通过甲醛、苯酚等单体聚合制得。②非均相膜。用粒度为200~400目的离子交换树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后加工成膜制得。为免失水干燥而变脆破裂,须保存在水中。
离子交换膜主要应用于海水淡化,甘油、聚乙二醇的除盐,放射性元素、同位素及氨基酸的分离,有机物及无机物纯化,放射性废液处理,燃料电池隔膜及选择性电极等。
『拾』 简述离子膜 电解
不知道是不是说的离子交换膜,不过你既然说电解,应该就是了
离子交换膜,一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因为一般在应用时主要是利用它的离子选择透过性,所以也称为离子选择透过性膜。
电解,电流通过物质而引起化学变化的过程。化学变化是物质失去或获得电子(氧化或还原)的过程。电解过程是在电解池中进行的。电解池是由分别浸没在含有正、负离子的溶液中的阴、阳两个电极构成。电流流进负电极(阴极),溶液中带正电荷的正离子迁移到阴极,并与电子结合,变成中性的元素或分子;带负电荷的负离子迁移到另一电极(阳极),给出电子,变成中性元素或分子。
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离子交换膜在电解中有着比较重要的作用,当然并不是所有的电解都需要离子交换膜,离子交换膜的作用在于隔绝生成物中的某两类物质,一般是两种接触直接反映的物质,如:电解氯化钠时,一般会生成氯气,氢氧化钠。但这两种物质一接触便反应,生成了次氯酸钠和氯化钠,但当我们在阴阳极之间加上阳离子交换膜(即只有阳离子才能通过该膜)时,阳极会产生氯气,但周围都是氯化钠,因此不会反映,可直接收集氯气,阴极处生成氢氧根离子和氢气,氢气直接收集,这是另一边的钠离子便会通过膜和氢痒根离子在一起,成为了氢氧化钠溶液,一个反应生成了三种我们需要的物质,这便是离子交换膜的一个最简单的应用。