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陰極離子交換樹脂
發布時間：2021-01-24 21:42:35
電滲析使用的半滲透膜其實是一種離子交換膜。這種離子交換膜按離子的電荷性質可分為陽離子交換膜(陽膜)和陰離子交換膜(陰膜)兩種。在電解質水溶液中，陽膜允許陽離子透過而排斥阻擋陰離子，陰膜允許陰離子透過而排斥阻擋陽離子，這就是離子交換膜的選擇透過性。在電滲析過程中，離子交換膜不像離子交換樹脂那樣與水溶液中的某種離子發生交換，而只是對不同電性的離子起到選擇性透過作用，即離子交換膜不需再生。電滲析工藝的電極和膜組成的隔室稱為極室，其中發生的電化學反應與普通的電極反應相同。陽極室內發生氧化反應，陽極水呈酸性，陽極本身容易被腐蝕。陰極室內發生還原反應，陰極水呈鹼性，陰極上容易結垢.
利用半透膜的選擇透過性來分離不同的溶質粒子(如離子)的方法稱為滲析。在電場作用下進行滲析時，溶液中的帶電的溶質粒子(如離子)通過膜而遷移的現象稱為電滲析。利用電滲析進行提純和分離物質的技術稱為電滲析法，它是20世紀50年代發展起來的一種新技術，最初用於海水淡化，現在廣泛用於化工、輕工、冶金、造紙、醫葯工業，尤以制備純水和在環境保護中處理三廢最受重視，例如用於酸鹼回收、電鍍廢液處理以及從工業廢水中回收有用物質等。
② 離子交換膜法電解石鹽水
離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換。按交換基團性質的不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。
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。
2．離子交換膜法電解制鹼的主要生產流程
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。
參考資料：http://www.5ichem.com/Article/ShowArticle.asp?ArticleID=804
③ 離子交換柱交換過程化學方程式
強酸型陽離子交換樹脂：R-SO3H
（有許多SO3H基團）
強鹼型陰離子交回換樹脂：[R4N]OH
（有許多OH基團）
R-SO3H
+
M(+)
=
RSO3M
+
H(+)
將所有陽離子吸附答到樹脂上，釋放出H(+)；
[R4N]OH
+
X(-)
=
[R4N]X
+
OH(-)
將所有陰離子吸附到樹脂上，釋放出OH(-)；
H(+)
+
OH(-)
=
H2O
陽離子交換產生的H(+)與陰離子交換產生的OH(-)結合成水。
④ 陽離子交換膜與陽離子交換樹脂
陽離子交換樹脂是陽離子在通過樹脂的時候，被樹脂吸附或者與樹脂上的其他陽離子專進行交換，而陰離屬子不吸附和交換。陽離子交換膜的交換機理和陽離子交換樹脂的交換機理是不一樣的，該膜是一種具有選擇性透過的膜，陽離子可以通過，使陽極區和陰極區的陽離子得以互相交換，陰離子無法投過該膜，無法達到交換的目的。重點理解「交換」這個概念，前者在樹脂上進行的離子置換，而後者是兩極區之間離子的相互遷移，達到交換目的。
⑤ 中學化學里的氯鹼工業
工業上用電解飽和NaCl溶液的方法來製取NaOH、Cl2和H2，並以它們為原料生產一系列化工產品，稱為氯鹼工業。氯鹼工業是最基本的化學工業之一，它的產品除應用於化學工業本身外，還廣泛應用於輕工業、紡織工業、冶金工業、石油化學工業以及公用事業。
一、電解飽和食鹽水反應原理
電解飽和食鹽水的原理與前面學過的電解CuCl2 溶液的原理是相類似的。
【實驗3】 在U型管里裝入飽和食鹽水，用一根碳棒作陽極，一根鐵棒作陰極（如右圖）。同時在兩邊管中各滴入幾滴酚酞試液，並把濕潤的碘化鉀澱粉試紙放在陽極附近。接通直流電源後，注意觀察管內發生的現象及試紙顏色的變化。
從實驗可以看到，在U型管的兩個電極上都有氣體放出。陽極放出的氣體有刺激性氣味，並且能使濕潤的碘化鉀澱粉試紙變藍，說明放出的是Cl2；陰極放出的氣體是H2，同時發現陰極附近溶液變紅，這說明溶液里有鹼性物質生成。
為什麼會出現這些實驗現象呢？
這是因為NaCl是強電解質，在溶液里完全電離，水是弱電解質，也微弱電離，因此在溶液中存在Na+、H+、Cl-、OH-四種離子。當接通直流電源後，帶負電的OH-和Cl-向陽極移動，帶正電的Na+和H+向陰極移動。在這樣的電解條件下，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，使濕潤的碘化鉀澱粉試紙變藍。
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）
在上述反應中，H+是由水的電離生成的，由於H+在陰極上不斷得到電子而生成H2放出，破壞了附近的水的電離平衡，水分子繼續電離出H+和OH-，
H+又不斷得到電子變成H2，結果在陰極區溶液里OH-的濃度相對地增大，使酚酞試液變紅。因此，電解飽和食鹽水的總反應可以表示為：
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。
二、離子交換膜法制燒鹼
目前世界上比較先進的電解制鹼技術是離子交換膜法。這一技術在20世紀50年代開始研究，80年代開始工業化生產。
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。右圖表示的是一個單元槽的示意圖。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。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。下圖是一台離子交換膜電解槽（包括16個單元槽）。
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。
離子交換膜法電解制鹼的主要生產流程可以簡單表示如下圖所示：
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、
精製食鹽水時經常加入Na2CO3、NaOH、BaCl2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：
加入Na2CO3溶液以除去Ca2+：
加入NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+等：
Mg2+＋2OH-＝Mg(OH)2↓
Fe3+＋3OH-＝Fe(OH)3↓
以除去過量的Ba2+：
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。
離子交換膜法制鹼技術，具有設備佔地面積小、能連續生產、生產能力大、產品質量高、能適應電流波動、能耗低、污染小等優點，是氯鹼工業發展的方向。
三、以氯鹼工業為基礎的化工生產
NaOH、Cl2和H2都是重要的化工生產原料，可以進一步加工成多種化工產品，廣泛用於各工業。所以氯鹼工業及相關產品幾乎涉及國民經濟及人民生活的各個領域。
由電解槽流出的陰極液中含有30％的NaOH，稱為液鹼，液鹼經蒸發、結晶可以得到固鹼。陰極區的另一產物濕氫氣經冷卻、洗滌、壓縮後被送往氫氣貯櫃。陽極區產物濕氯氣經冷卻、乾燥、凈化、壓縮後可得到液氯。
以氯鹼工業為基礎的化工生產及產品的主要用途見下圖。
隨著人們環境保護意識的增強，對以氯鹼工業為基礎的化工生產過程中所造成的污染及其產品對環境造成的影響越來越重視。例如，現已查明某些有機氯溶劑有致癌作用，氟氯烴會破壞臭氧層等，因此已停止生產某些有機氯產品。我們在充分發揮氯鹼工業及以氯鹼工業為基礎的化工生產在國民經濟發展中的作用的同時，應盡量減小其對環境的不利影響。
我國氯鹼工業的發展
我國最早的氯鹼工廠是1930年投產的上海天原電化廠（現上海天原化工廠的前身），日產燒鹼2t。到1949年解放時，全國只有少數幾家氯鹼廠，燒鹼年產量僅1.5萬噸，氯產品只有鹽酸、液氯、漂白粉等幾種。
近年來，我國的氯鹼工業在產量、質量、品種、生產技術等方面都得到很大發展。到1990年，燒鹼產量達331萬噸，僅次於美國和日本，位於世界第三位。1995年，燒鹼產量達496萬噸，其中用離子交換膜電解法生產的達56.2萬噸，占總產量的11.3％。預計到2000年，燒鹼年產量將達540萬噸，其中用離子膜電解法生產的將達180萬噸，佔33.3％。
⑥ 樹脂離子交換是復分解反應嗎
離子交換不是復分解，而是一種離子代替另一種離子
比如陽極交換柱，就是用H+交換掉另外的陽離子如Ca2+，Mg2+
陰極交換柱就是用OH-交換掉陰離子
⑦ EDI樹脂怎麼裝填
1、混合填充
混合填充是指將陰、陽離子交換樹脂按一定比例均勻混合後填充到西門子edi膜淡室中。這種填充方式使用最早、最多，同時也是眾多研究人員最熟悉的一種。
在混合填充水處理edi膜堆中，水的解離主要發生在異性的樹脂與異性的樹脂與膜接觸點周圍的水界面層中。由於混合填充方式使得這種接觸點均勻遍布整個淡室區間，因而使得水解離發生在整個淡室中，樹脂再生迅速。
2、分層填充
分層填充，即根據需要，在某一層填充區域中只填充某一類型或型號的樹脂。Joseph等人認為，分層填充的優勢在於：由於每層只填充同類型樹脂，提高了離子傳導效率，可較大程度地提高電流密度及電流效率，有效解決了厚隔板所帶來的脫鹽效率低、電阻大、操作電壓高等問題。但同時，為了保證工作性能，分層填充膜堆在運行時，必須使各層不同類型或型號樹脂之間相互分離，層與層交界處的樹脂不能在水流的沖擊下相互混合，因而增加了填充的技術難度。在分層填充膜堆中，水的解離主要發生在3個區域：異性樹脂層接觸面，陽離子交換樹脂層與陰膜接觸面，陰離子交換樹脂層與陽膜接觸面。該文認為，這是由於在電場的作用下，離子發生定向遷移，上述3個區域首先發生水的解離。水解離產生的H+和OH-將起到再生樹脂、輔助傳遞電流的作用，與混合填充相比，H+和OH-在傳遞過程中結合的機率大大降低，提高了電流效率。本文認為，由於理論上分層填充膜堆發生水解離點分布比較集中，所以離子交換樹脂層厚度與淡室隔板厚度之間應該存在一個最佳比值。如果離子交換樹脂層厚度值太大，可能會給樹脂的再生帶來一定的困難。
3、分置式填充
在分置式填充膜堆中，陽極板和陽膜之間填充水處理技術第33卷第11期子交換樹脂，構成陽淡水室，簡稱陽室;在陰極陰膜之間填充陰離子交換樹脂，構成陰淡水室，陰室;陽膜與陰膜之間構成濃水室，如圖1所工作時，進水分成兩路按比例分別進入淡室和濃淡室進水首先通過陽室，陽室出水再進入陰室，從陰室流出，濃室進水通過濃室後直接排掉。分置式填充膜堆運行時，樹脂再生所需要的H+OH-來自於陰、陽電極板上水的電化學反應，這與種填充方式不同。原水進入陽室後，水中陽離子脂進行作用，沿陽離子交換樹脂遷至陽膜，透過進入濃室。同時，在陽極板上發生水的電化學反提供大量H+用於陽室內樹脂再生。陽室出水進入，此時水中陽離子基本只剩下H+，陰離子通過傳用開始向濃室遷移，同理，在陰極板上水的電化應會提供大量OH-，對陰室內樹脂進行再生，最現了水的脫鹽和樹脂的再生，電極反應如下：
陰極：2H2O+2e→H2↑+2OH-
陽極：2Cl--2e→C12↑
H2O-2e→0.5O2↑+2H+
⑧ 在生產顯像管的陰極時需要用到去離子水，去離子方法是將蒸餾水先經氫型離子交換樹脂（HR），再流經羥型陰
| （1）A；普通玻璃中的
⑨ 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)陰極離子交換樹脂擴展閱讀 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 ⑩ 陰極電泳用的陽離子型樹脂，它主要哪些特點
合成了用於陰極電泳塗料的陽離子型丙烯酸酯樹脂和陽離子型封閉異氰酸酯固化劑。... 與陰極離子交換樹脂相關的資料
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