⑴ 工業製取氯氣為什麼用陽離子交換膜,可以用陰離子交換膜嗎
不可以。。。【捂臉】
在氯鹼工業中,陽離子交換膜能防止陰極產生的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。
若用陰離子交換膜,Cl-和OH-都聚集在陽極,在陽極區的Na+和OH-形成NaOH。NaOH與Cl2反應降低了燒鹼純度。
准確點說,氯鹼工業中的離子交換膜只能允許H+,Na+通過,不允許Cl-,OH-通過,這樣才能提高電流功率和燒鹼純度。
所以用陽離子交換膜,不能用陰離子交換膜
⑵ 用於交換膜燃料電池和氯鹼工業的氯鹼離子膜的區別
離子交換膜是對離子具有選擇透過性的高分子材料製成的薄膜,陽離子膜通常是磺酸型的,帶有固定基團和可解離的離子 如鈉型磺酸型:固定基團是磺酸根 解離離子是鈉離子,陽離子交換膜可以看作是一種高分子電解質,他的高分子母體是不溶解的,而連接在母
⑶ 為什麼氯鹼工業中用陽離子交換膜 不用陰離子 不用交換膜不行
氯鹼工業是為了得到NaOH溶液、Cl2、H2
總反應方程式為:2NaCl+2H20=電解=2NaOH+Cl2↑+H2↑
陽極反應:2Cl- - 2e- ==Cl2↑ ,是Cl-失電子被氧化成Cl2
陰極反應:2H2O + 2e- ==2OH- + H2↑ ,是水得電子被還原成H2
由於陰極區氫氧根較多,為了得到NaOH所以採用的不是陰膜而是陽膜,讓陽極區的Na+通過而平衡電荷,起到鹽橋的作用;同時可以隔開陽極和陰極,防止產物混合,如H2和Cl2混合會爆炸,Cl2和NaOH混合會使NaOH不純。
1| 氯離子的來源及危害
Cl-可與Na+、Ca2+、Mg2+、K+等的離子形成氯化物。地表水中氯化物的來源有自然源和人為源兩類。自然源主要有兩種:一是水源流過含氯化物地層,導致食鹽礦床和其他含氯沉積物溶解於水;二是接近海洋的河流或江水受到潮水和海水吹來的風的影響,導致水中氯化物含量增加。人為源主要有采礦、石油化工、食品、冶金、製革(鞣革)、化學制葯、造紙、紡織、油漆、顏料和機械製造等行業所排放的工業廢水以及人類生活所產生的生活污水,其中工業排放是最主要來源。
工業廢水中氯化物含量較高,如泡菜行業腌漬廢水氯離子濃度可達1153000mg/L,如不加控制直接排入水體,將嚴重危害水環境、破壞水平衡,影響水質,對漁業生產、農業灌溉、淡水資源造成影響,嚴重時甚至會污染地下水和引用水源。比如,水中氯化物含量過高時,會腐蝕金屬管道和構築物、妨礙植物生長、影響土壤銅的活性、引起土壤鹽鹼化(特別是四川地區)、使人類及生物中毒。當水中陽離子為鎂,氯化物濃度為100mg/L 時,即可使人致毒。
⑷ 下圖是氯鹼工業中離子交換膜電解槽示意圖,其中離子交換膜為「陽離子交換膜」,它有一特殊的性 質--只允
(1)d; Cl 2 ;正; 增強溶液的導電性,又不影響NaOH純度 (2)①陰;②4OH - -4e - ==2H 2 O+O 2 ↑ 或2H 2 O-4e - == 4H + +O 2 ↑ ;③NaOH ;H 2 O(加少量稀H 2 SO 4 ) |
⑸ 氯鹼離子膜的簡介
氯鹼離子膜,既全氟離子膜,是交換膜燃料電池和氯鹼工業中最核心的技術材料。但用於交換膜燃料電池和氯鹼工業的氯鹼離子膜不是同一種。
氯鹼離子膜是一種特殊的陽離子選擇性透過膜,主要應用於氯鹼工業。在2010年6月30日前,全世界只有美國杜邦和日本旭化成等極少數公司擁有此項技術,並對其他國家進行技術封鎖,在世界形成壟斷,價格昂貴,每平方米進口價近萬元。
在歷經8年科研攻關,於 2010年6月30日,山東東岳集團100%國產化的全氟離子膜,在萬噸級氯鹼裝置上一次通電成功,打破了美國、日本長期對該項技術的壟斷。標志著我國成為全球第三個擁有氯鹼離子膜核心技術和生產能力的國家;而同時,我國自主研發的交換膜燃料電池用氯鹼離子膜也在東岳集團問世,是我國成為第二個可以自主研發生產交換膜燃料電池用氯鹼離子膜的國家。
⑹ 【高中化學【氯鹼工業】用電解槽加陽離子交換膜作裝置,那這個對加入的氯化鈉溶液有什麼要求嗎
應選第二個要求。
首先需要明確,陽離子交換膜將電解槽分開成兩部分(陽極室、陰極室),其中僅有氫離子和鈉離子可以自由移動。則根據陽極反應方程式(2Cl-2e-==Cl2),可以知道陽極室中氯離子轉化為氯氣溢出,溶液中陰離子數目減少。又由於陽離子交換膜阻礙了陰極室生成的氫氧根離子(2H2O+2e-=H2+2OH-)進入陽極室,因此若想保證溶液的電中性,陽極室的鈉離子必須通過交換膜進入陰極室。即陽極室生成Cl2,陰極室生成NaOH,且陽極室溶液濃度會減小。因此,若想使反應能持續進行,陽極室的溶液必須足夠濃,則陽極室應加入飽和NaCl溶液。
⑺ 氯鹼工業在生產過程中必需把陽極室和陰極室用離子交換膜隔開,為什麼
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。
Cl-比OH-更易失去電子,在陽極被氧化成氯原子,氯原子結合成氯分子放出。
陽極反應:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反應)
H+比Na+容易得到電子,因而H+不斷地從陰極獲得電子被還原為氫原子,並結合成氫分子從陰極放出。
陰極反應:2H++2e-=H2↑(還原反應)
總反應
2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2
工業上利用這一反應原理,製取燒鹼、氯氣和氫氣。
在上面的電解飽和食鹽水的實驗中,電解產物之間能夠發生化學反應,如NaOH溶液和Cl2能反應生成NaClO、H2和Cl2混合遇火能發生爆炸。在工業生產中,要避免這幾種產物混合,常使反應在特殊的電解槽中進行。
⑻ 氯鹼工業中離子交換膜的作用是什麼
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,其它離子難以透過。電解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。
⑼ 氯鹼工業中陽離子交換膜的作用是什麼
陽離子交換膜是對陽離子有選擇作用的膜,通常是磺酸型的,帶有固定基團和可解離的離子,如鈉型磺酸型固定基團是磺酸根,解離離子是鈉離子。
陽離子交換膜可以看作是一種高分子電解質,由於陽膜帶負電荷,雖然原來的解離正離子受水分子作用解離到水中,但在膜外通電通過電場作用,帶有正電荷的陽離子就可以通過陽膜,而陰離子因為同性排斥而不能通過,所以具有選擇透過性。
(9)氯鹼工業交換膜是什麼擴展閱讀
性質
均相膜的電化學性能較為優良,但力學性能較差,常需其他纖維來增強。非均相膜的電化學性能比均相膜差,而力學性能較優,由於疏水性的高分子成膜材料和親水性的離子交換樹脂之間粘結力弱,常存在縫隙而影響離子選擇透過性。
離子交換膜的膜電阻和選擇透過性是膜的電化學性能的重要指標。陽離子在陽膜中透過性次序為: Li+>Na+>NH4+>K+>Rb+>Cs+>Ag+> Tl+>UO卂(這是什麼?)>Mg2+>Zn2+>Co2+>Cd2+> Ni2+>Ca2+>Sr2+>Pb2+>Ba2+
陰離子在陰膜中透過性次序為: F->CH3COO->HCOO->Cl->SCN->Br-> CrO娸>NO婣>I->(COO)卆(草酸根)>SO娸膜電阻是與離子在膜中的淌度有關的一個數值,根據不同測定和計算方法可分成體積電阻和表面電阻。
水在膜中的滲透率就是離子在透過膜時帶過去的水量。實用上水滲透率是膜的一個性能,其值愈大,在電滲析時水損失愈大,通常疏水性高分子材料膜中水滲透率遠低於親水性高分子材料膜。
參考資料來源:網路-陽離子交換膜
參考資料來源:網路-離子交換膜
⑽ 氯鹼工業中採用陽離子交換膜電解槽,可以防止氯氣與鹼反應。
正確,但是不僅僅是這些,還包括以下:1)阻止 H 2 跟 Cl 2 混合,以免引起爆炸;2)阻止OH-從陰極室到陽極室;3)阻止CL2和OH-離子即鹼反應。
在陽極室Cl - 離子失去電子生成CL2,陰極室 H +離子得到電子生成 H 2 ,同時陰極室產生大量 OH - 離子,這樣和從陽極遷移過來的Na+一起在在陰極室就形成了 NaOH溶液。陽離子交換膜隔離了氣相和液相中的陽離子。