阴阳离子对离子膜电解性能的影响
零极距离子膜电解槽
零极距离子膜电解槽近年来，中国新建和改造项目基本都采用离子膜法烧碱工艺，离子膜法烧碱产能已占到总产能的69%，其中采用的电解槽多为高电流密度自然循环复极式离子膜电解槽。
近两年出现的新型零极距离子膜电解槽也开始在我国逐步推广应用，该离子膜电解槽比普通离子膜电解槽节能减排效果明显。
离子膜法烧碱电解装置中，电解单元的阴阳极间距（极距）是一项非常重要的技术指标，其极距越小，单元槽电解电压越低，相应的生产电耗也越低，当极距达到最小值时，即为零极距，亦称之为膜极距。
一般用的电解槽都是窄极距的，即阴阳电极间距约2~3mm，从而避免电解单元槽挤坏离子膜，且电压也稍高一些；而零极距是在窄极距的基础上将阴极上加一层弹性缓冲网和面网，即弹性阴极，从而将阴阳电极间距缩小到离子膜的厚度，从而使电解槽的欧姆降大大减小了。
不仅提高的电流密度和产量，且电耗明显降低许多。
零极距电解槽通过降低电解槽阴极侧溶液电压降，从而达到节能降耗的效果。
原有电解槽阴阳极之间的极间距为1.8~2.2毫米，溶液电压降为200毫伏左右，零极距电解槽就是改进阴极侧结构，增加弹性构件，使得阴极网贴向阳极网，电极之间的间距为膜的厚。
与普通电槽相比，同等电密下零极距电槽电压降低约180毫伏，相应吨碱电耗下降约127千瓦时。
此外，零极距复极式离子膜电解槽操作方便、运行平稳，可满足大规模生产工艺要求。
我国目前烧碱年产量为1850万吨，如果全部改造为零极距电解槽，年节约电能约23.5亿千瓦时。
我国已提出推广该项新技术，根据安排，2012年之前将完成300万吨烧碱产能应用零极距离子膜电解槽的目标，年可节约电能约3.81亿千瓦时。
附：相关介绍1.弹性网弹性网是由金属线材（镍）编制，由机械压花折弯使其具备一定弹性的丝网产品。
阳离子和阴离子
阳离子和阴离子阳离子和阴离子是化学中非常重要的概念和实体。
它们是构成物质的基本单位，决定了物质的性质和化学反应的进行。
在本文中，将介绍阳离子和阴离子的定义、特点以及它们在化学和生物体系中的作用。
一、阳离子阳离子是带有正电荷的离子，通常由一个或多个原子失去一个或多个电子而形成。
阳离子的正电荷来自于其核心的原子，因为失去了电子，得到了正电荷。
阳离子通常是金属元素或非金属元素的氢离子。
阳离子在化学反应中具有重要作用。
它们可以与阴离子结合形成化合物，如氯化钠(NaCl)。
阳离子还可以与溶剂分子相互作用，形成溶液中的离解物质。
在生物体系中，阳离子也扮演着重要的角色。
例如，蛋白质和酶通常与阳离子结合，从而发挥其功能。
二、阴离子阴离子是带有负电荷的离子，通常由一个或多个原子获得一个或多个电子而形成。
阴离子的负电荷来自于其获得的电子，使其具有负电荷。
阴离子可以是单个原子离子，如氯离子(Cl-)，也可以是由一个或多个原子组成的多原子离子，如硫酸根离子(SO4²-)。
阴离子在化学和生物体系中发挥着重要作用。
它们可以与阳离子结合形成化合物，如氯化钠(NaCl)。
阴离子还可以与水分子相互作用，在水中形成水合物。
在生物体系中，阴离子也具有关键的生理功能。
例如，离子交换在细胞膜的通透性和细胞内外的离子平衡方面起着重要作用。
三、阳离子和阴离子的相互作用阳离子和阴离子之间的相互作用是化学反应和物质性质的基础。
阳离子和阴离子的吸引力导致它们在溶液中结合形成离解物质。
该过程被称为离子化。
阳离子和阴离子也可以通过静电相互作用结合在一起形成晶体。
在化学反应中，阳离子和阴离子之间的相互作用可以引发化学反应的进行。
阳离子和阴离子之间的吸引作用使它们易于反应，并在化学反应中提供催化作用。
这种相互作用在许多化学反应和生物体系中发挥着关键作用。
总结：阳离子和阴离子是化学中重要的概念和实体。
阳离子是带有正电荷的离子，而阴离子是带有负电荷的离子。
影响离子膜电解槽的因素与应对措施
影响离子膜电解槽的因素与应对措施【摘要】本文研究了离子膜电解槽生产中的多种影响因素，如电流分布、电极涂层、开停车频率等。
同时为了避免因素的影响提出了相应的预防措施，达到了维持离子膜电解槽的稳定运行、提高电解效率的目的。
【关键词】氯碱；离子膜；电解槽；影响因素；应对措施陕西北元化工集团股份有限公司(以下简称“北元化工”)80万吨/年离子膜烧碱装置包括2010年建成投入使用的一期40万吨/年与2012年建成的二期40万吨/年两期。
其中核心电解槽装置伍德复极式自然循环电解槽24台，另外每台还设有二百个单元槽，离子膜采用的是全氟磺酸/羧酸复合膜。
在生产过程中存在诸多影响离子膜电解槽正常运行的因素，采取有效预防措施日渐重要。
1 离子膜电解的基本原理在离子膜电解槽生产工序当中，会将具有一定选择渗透特点的阳离子交换膜安装至阴阳极半壳当中。
当通电的情况下，此时位于阳极室的盐溶液就会与阴极室内的水溶液发生电解反应，阴极室内生成氢气、氯气与氢氧化钠溶液。
阳极：2Cl-→Cl2+2e-阴极：2H2O+2e-→H2+2OH-化学反应方程式：2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2由于位于阳极室盐水当中的氯化钠在电解的作用下会分解为钠离子与氯离子，而氯离子在阳极室当中电子丢失后变为氯气，并且钠离子会在电流的作用下经过离子交换膜到达阴极室，而因为阴极室当中的水在电解作用下形成氢离子与氢氧离子，氢离子在阴极室获得电子变为氢气，同时由阳极室转移的钠离子和氢氧离子进一步形成氢氧化钠物质。
因为电解溶液内部的钠离子会被离子膜选择性渗透，所以就会得到纯度较高的烧碱物质。
2 影响离子膜电解槽的因素2.1 溶液影响2.1.1 阳极液浓度实际生产中如若阳极液内部氯化钠溶液浓度偏低，那么水与钠离子的反应就相应增多，导致水电解加快。
阴极室中氢氧离子会出现反向渗透至阳极室，使得电流效率降低。
同时阳极室内部氯离子转移到阴极室，就会使得碱液中含盐量加大。
基于 AFM／STM 技术的离子液体表／界面性质及结构研究之进展
基于 AFM／STM 技术的离子液体表／界面性质及结构研究之进展方金云【摘要】AFM／STM技术对于离子液体表／界面性质与结构的研究非常重要。
目前，使用 AFM／STM技术直接观察离子液体薄膜、离子液体混合物、负载离子液体的结构及性质以及原位观察反应过程离子液体结构及性质变化等研究不断涌现，尤其在原位观察离子液体表／界面性质与结构变化方面，AFM／STM技术得到了很好的应用。
未来应主要加强离子液体不同阴阳离子结构、性质对离子液体与气体、离子液体与固体界面影响的研究，进而形成系统化的理论，为离子液体吸收气体及催化反应的应用提供理论支持，并进一步构建模型，指导离子液体的设计。
%AFM/STMtechniques are very important in the surface /interfacial properties and structures of ILs. At present,the research of usingAFM/STMtechniques to directly observe the structures and properties of ILs membrane,ILs mixtures,load Ils,and the structures and properties of Ilsin the reaction process by in situ ob-servation was made.Especially in the changes of surface /interfacial properties and structures of ILs by in situ observation,AFM/STMtechniques got very good application.In the future,the research on ILs with different anion and cation structures,the effects of properties for ILs and gases,ILs and solid interface should be mainly strengthened,and then a system of chemical theory is to be formed which provides theory support for the appli-cation of ILs absorbing gasand catalytic reaction,and further the model is to be built to guide the design of ILs.【期刊名称】《郑州轻工业学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】14页(P75-88)【关键词】AFM;STM;离子液体;表/界面性质;表/界面结构【作者】方金云【作者单位】中国科学院理化技术研究所，北京 100190【正文语种】中文【中图分类】O647.11引用格式：方金云.基于AFM/STM技术的离子液体表/界面性质及结构研究之进展[J].轻工学报，2016，31(1)：75-88.AFM；STM；ionic liquid;surface/interfacial property;surface/interfacial structure近年来，具有低熔点的室温离子液体(ILs)引起了业界广泛的关注.与其他固体或液体材料相比，离子液体的液态性质和离子存在形式使其展现出独特的理化性质及特有的功能，是一类很有前途的新型介质或“软”功能材料[1].不同结构阴、阳离子的结合导致ILs物化性质复杂多变，为此，研究人员针对ILs的物化性质(黏度、密度、热容、极性等)、协同效应等方面展开了深入的研究[2-3].基于ILs这些特有的性质，ILs在有机催化、绿色化学、化工分离、色谱分析和电化学等领域的应用也愈加广泛[4-8].随着对ILs研究的不断深入及离子液体应用的日益广泛，ILs表面或与它相(液、固)界面的性质，如表面张力、润湿性和热、质传递特征等，被认为是介观尺度下界面区域上物质的吸附和传递、分散与混合过程的重要因素，对过程效率有显著影响.因此，ILs的表/界面性质与特征是ILs在多相复杂体系应用中的关键问题之一.离子液体在结构上具有带电荷、不对称、离子尺寸较大、多官能团等特点，这也是其表/界面性质与结构有不同于常规溶剂液体或液体体系特性和规律的原因.当前纳米科学技术正在飞速发展，为了满足对纳米材料在纳米尺度下进行观测、研究的特殊需求，分析仪器的精度越来越高.原子力显微镜(AFM)可以对各种材料和样品进行纳米区域物理性质及形貌的探测，对微观结构的表征具有高分辨率和非破坏性的特点.扫描隧道显微镜(STM)具有比AFM更高的分辨率，可以观察和定位单个原子，并且可以用于晶体结构分析，尤其适合对一些物理、化学现象进行原位观察.借助AFM/STM技术对离子液体进行研究，可以从微、介观尺度对离子液体的表/界面结构进行表征，为离子液体表/界面性质的理论研究提供直观的科学依据.目前，有关离子液体表/界面性质和结构的研究已较多，基于X射线光电子能谱(XPS)方面的综述性文章已见诸文献[9]，但基于AFM/STM等直观分析技术的综述性文章尚未见报道.鉴于此，本文以国内外近期相关研究工作为基础，对基于AFM/STM技术直接观察离子液体表/界面性质及结构的研究进展进行综述，并指出其未来的发展方向.离子液体的典型应用是作为反应、萃取溶剂和作为燃料电池的电解质.随着研究的不断深入和应用的不断扩展，离子液体凭借非挥发性或超低蒸气压、一般不可燃、化学和热力学稳定性高、熔点低、液相范围宽、与有机聚合物可控的相容性，以及制备过程简单、种类多、选择与可设计性强等诸多优点，已成为润滑剂界“新宠”，尤其是在真空、高温环境下表现出来的优良的稳定性，更能满足高效润滑剂的需求，正逐渐成为新一代润滑剂或润滑剂添加剂.润滑材料的性能由润滑材料的成分、分子结构及其与摩擦表面的相互作用来决定，因此使用ILs作为润滑剂或添加剂就必须对ILs的结构和机械性能进行深入研究，依据摩擦化学的原理合理设计离子液体型润滑材料，这涉及薄膜的表面形貌、薄膜厚度、纳米摩擦性能(粘滞力等)、润湿性等.C.F.YE等[10]率先发现离子液体具有优良的抗磨和减摩性能，其润滑性能远超传统润滑剂，并提出将离子液体用作性能优异的润滑剂.由于传统有机润滑剂的通用性并不理想，而ILs作为润滑剂可通用于钢/钢、钢/铝、钢/铜、钢/单晶硅、钢/二氧化硅、钢/陶瓷、陶瓷/二氧化硅及陶瓷/陶瓷等不同接触面，且均表现出优良的摩擦学性能，因此对ILs作为润滑剂的研究已全面展开[11].在对润滑材料进行评估时，通常采用球盘式或针盘式摩擦磨损试验机，得到宏观的试验数据.然而微/纳米级的粘附和摩擦性能与宏观上所体现出的粘附和摩擦性能相差甚远，微/纳米级摩擦学性能的优化对于将ILs拓展到微/纳机电系统(MEMS/NEMS)等高端应用非常重要.AFM正是通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间极微弱的原子间相互作用力来研究物质表面结构及性质的，可满足测量微/纳米尺度上物质之间的粘附力和摩擦力.B.BHUSHAN等[11-12]首次用AFM成功地在微/纳米尺度上对Si(100)表面BMIM-OctSO4和BMIM-PF6离子液体的粘附性能(直接测量)、摩擦和磨损性能(通过表面电势和扩散电阻的测量进行评估)进行研究，分析了ILs为何具有优异的润滑性能.他们基于AFM技术在不同测量模式下分别获得ILs膜厚、膜表面电势和扩散电阻，进而对薄膜润滑机理进行研究.其测试原理示意图见图1.图中a)为MultiMode系列AFM工作原理，左图是轻敲模式，用于测试表面高度，右图是抬起模式，用于测试表面电势;图b)为Dimension系列AFM工作原理,使用接触模式可用于测试表面高度，电阻通过施加的DC偏压测量.另一方面，他们根据AFM测得薄膜的表面高度、粘附力、摩擦力等数据，将这两种离子液体与全氟聚醚Z-TETRAOL润滑剂的性能进行对比，指出：BMIM-OctSO4和BMIM-PF6离子液体内部的静电键促进了ILs在硅基底上的附着，成膜均一，润滑性好，比传统润滑剂的性能更优异，可直接或作为添加剂用于润滑剂.然而，离子液体的润滑性能与其本身结构密切相关.文献[13-14]借助AFM技术，分别研究了ILs中不同阴、阳离子对ILs超薄薄膜的形貌、粘附力(见图2)及微/纳摩擦性质的影响.他们通过AFM的接触模式表征镀在硅基底上ILs薄膜的纳米摩擦行为，通过监测悬臂的横向扭转，测得输出电压，可直接用作相对摩擦力计算的依据.他们研究发现，以BF4-为阴离子，阳离子分别为1-丁基-3-甲基咪唑(L-B104)、己基三正丁基膦(I-P)、N-丁基吡啶(I-N)的ILs润滑剂性能研究中，阳离子为L-B104的耐磨性最好.他们认为，纳米尺度上的摩擦力取决于润滑剂的弹性和表面自由能，而在微米尺度上，ILs润滑剂的刚性环状结构和柔性链结构均起重要作用.在用同样方法研究阴离子对ILs润滑剂摩擦性能影响时发现，以L-B104为共同阳离子，分别以PF6-，BF4-,ClO4-，NO3-为阴离子的几种ILs,都能均一、平整地覆盖在硅片上(见图3)，其中以[Bmim]PF6的耐磨性最好，说明ILs润滑剂的减阻、抗粘滞、耐磨损性能与离子液体的阴离子结构密切相关，在纳米尺度上ILs的摩擦性能与其表面自由能密切相关，而在减阻和耐用性上则主要取决于其阴离子[14]. 离子液体的润滑性能与薄膜层状结构及表面组成也密切相关.A.ELBOURNE等[15]用AFM测得二氧化硅-PAN(Propyl-ammonium nitrate)-云母间的法向力曲线，数据分析表明ILs在二氧化硅表面和近表面吸附的离子层结构决定着PAN的纳米摩擦性能，剪切力测试曲线表明界面润滑性随着离子层数和横向结构的改变而改变. 离子液体薄膜的润滑性还受温度的影响.利用AFM技术对硅片表面ILs薄膜形貌的表征(见图4,其中a)和b)为IL-OH膜；c)和d)为60 ℃下的IL-OH膜；e)和f)为120 ℃下的IL-OH膜；g)和h)为丙酮冲洗过表面的120 ℃下的IL-OH膜)和粘附力的测量(见图5)结果表明：1,3-二羟乙基-咪唑六氟磷酸盐在羟基化硅片表面的摩擦力随温度升高而上升，但始终低于没有ILs的空白硅片表面的摩擦力，说明温度明显影响ILs的摩擦性能[16-17].AFM在双层超薄ILs薄膜的润滑性能研究中也有应用，双层离子液体膜通过化学键键合能改善润滑性能，通过丰富的氢键能提高持久耐用性[18].亲/疏水性也是离子液体薄膜的一个重要性质参数.杨武和张洁等[19-20]将1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物([AMIM]Cl)，1-烯丙基-3-丁基咪唑氯化物([ABIM]Cl)及烯丙基三苯基膦氯化物(ATPP-Cl)3种离子液体作为单体在硅片表面制得对应聚合物薄膜.AFM测试表明：聚合离子液体表面致密、形貌规整有序，依次为圆形凸体、圆球状包块和细小锥状突出物，突起的形貌说明聚合离子液体成功地接枝到了基底表面，聚合物接枝密度较高且分布较为均匀，具有合适的粗糙度(见图6).基体表面接枝上聚合薄膜后，静态水在3种离子液体薄膜上的接触角分别为53°，73°和52.8°，表现为亲水表面.当用NH4PF6分别将3种离子液体中的Cl-置换为PF6-时，水接触角依次升至106.4°，107.9°和100.2°，均从亲水表面转换到疏水表面. 关于ILs在支撑体表面形成薄膜的机理研究，借助于AFM原位观察技术也得以开展.F.H.RIETZLER等[21]使用电喷雾离子化沉积法(ESID)首次在云母支撑的Au(111)晶膜表面分别制得[C8C1Im][Tf2N]和[C8C1Im]Cl的离子液体超薄膜，避免了PVD法过程中ILs产生热分解，研究发现：[C8C1Im][Tf2N]薄膜是通过层层自组装方式形成的，而[C8C1Im]Cl形成岛状生长模式，推测可能是由于Cl-比Tf2N-有更强的协调强度，Cl-更易成核形成岛状结构.S.BOVIO等[22]的研究也表明，与[C8C1Im][Tf2N]具有相同阴离子的[Bmim][Tf2N]在Si(110)、云母及无定型二氧化硅表面形成的薄膜均是层状结构.此外，AFM测试结果还表明在薄膜垂直方向上出现有序的固体表面，且高度均一，与Ballone模拟计算获得的数值结果高度一致[22].离子液体薄膜的厚度直接影响薄膜的结构.X.GONG等[23]利用AFM跟踪表征不同厚度(0.39~1.01 nm)的DMPIIm/Si离子液体薄膜结构，当薄膜很薄(<0.62 nm)时，形成一种阴离子在顶部的层状光滑薄膜，随着厚度增至0.70~0.86 nm，发生反润湿现象，形成液滴状形貌，进一步增厚形成海绵状结构.造成这一变化的原因可能在于：随着厚度增加，离子液体阴阳离子间的凝聚力逐步代替基底的吸引力.这说明随着膜厚度增加，为了降低自身表面自由能而达到相对稳定的状态，薄膜倾向于形成液滴状或海绵状结构，而不再是层状结构.在离子液体实际使用过程中，通常会与有机溶剂、添加剂或水混合，或者使两种或两种以上彼此间具有协同作用的离子液体混合，用于化工萃取分离等.因而研究离子液体混合物的性质也非常重要，特别是混合物的密度、黏度、电导率、表面张力和界面现象、团聚等行为在化工应用中具有非常重要的意义.在离子液体的阴阳离子上引入官能团，即形成离子功能化的ILs.ILs功能团会影响ILs在水溶液中的理化性质.R.KAMBOJ等[24]分别将[C12AMim][Cl]，[C12AMorph][Cl]，[C12APip][Cl]及[C12APyrr][Cl]这4种离子液体阳离子烷基链进行氨基化，氨基化的离子液体疏水性降低，热稳定性也降低，水溶液临界胶束浓度可降低3~4倍，表现出良好的表面活性，通过AFM观测到了较多胶团的存在(见图7)，直观印证了动态光散射(DLS)的测试结果.ILs内部的聚集最终会影响其粗糙度，并直接决定接触角.G.H.TAKAOKA等[25-26]借助场发射的方法，使用[BMIM]PF6离子液体作为正、负离子束，得到了[BMIM]PF6离子液体在硅片表面的簇离子(见图8).簇离子相对分子量高达5 000左右，AFM测得离子液体表面粗糙度Ra随引出电压的升高而增大，引出电压为6 kV时Ra=0.53 nm，高于玻璃基底的0.4 nm.这可能是由于电压升高，得到的团簇离子增大，加强了表面的粗糙程度.基底上溅射得到的阴、阳簇离子膜的接触角分别为50°和40°，与离子液体溶剂的接触角基本相等.中性无机微粒通常表现出较弱的表面吸附和分子间相互作用，而在离子液体这种强离子环境下，中性无机微粒则会产生一些新的结构和现象.Y.C.FU等[27]为了充实这类研究，引入STM技术原位观察到在[BMIM]BF4氛围中，SbCl3(BiCl3)与Au电极表面间局部电荷转移，使分子-界面产生交互作用，为分子吸附提供了驱动力.通过STM对膜层表面施加不同电压，SbCl3(BiCl3)会在Au电极表面形成不同的超分子聚集形态(见图9—图11，其溶液均为 0.01 mol/L SbCl3的BMIBF4溶液). 离子液体与气体、溶剂等物质组成的多相体系为吸收、萃取、两相催化等技术的发展提供了新的平台.由于环境各向异性引发力的不平衡，直接导致离子液体近表面区域的化学组成及表面的分子排布与离子液体本体的较大不同，这使得在分子水平上研究离子液体表面/界面性质尤为重要，成为含离子液体多相体系的重要科学问题.科研工作者对离子液体在锂电池、超级电容器、电化学传感器等方面的应用进行了大量研究.在这些电化学体系的研究中均会涉及离子液体/金属的界面现象，如界面双电层的结构及性质等.G.B.PAN等[28]采用STM在真空条件下观察了当电极电势为-0.2 V(Pt为参比电极)时，[Bmim][PF6]/Au(111)界面上PF6阴离子吸附层发生的2D相结构转变，即由平整梯田结构逐渐变成了云条纹状图案(见图12).而且，随着电极电势变得更负，观测到的吸附层结构也会逐渐改变，在-0.45 V时出现√3×√3相(见图13)，有平整的梯田结构，但云条纹图案一直会共存在其中.这些吸附层结构的形成可能与PF6阴离子在水溶液和离子液体中溶解能力不同有关.R.ATKIN等[29]用AFM的Si3N4探针逐步接近ILs，接触到ILs时会有力地响应，由此发现穿过或刺破不同离子液体层面所需力的大小不同(见图14,其中,蓝色和红色分别表示AFM针尖逼近、远离离子液体[EMIm]TFSA和[BMP]TFSA中Au(111)表面).对于穿过离子液体[EMIm]TFSA在Au(111)表面附着层的层数增加所需力依次增大，从0.5 nN到1.3 nN再到最内层 5.5 nN 后，力响应值逐渐恒定，表明已到达Au晶面，当探针撤回时,力的响应值与之对应，并测到最外层(第4层)的存在.由内向外穿破力的减小表明当层面远离基底时，层面的有序性下降，直到接近ILs本体混乱程度.同时发现，延长阳离子链长会增加其憎溶作用，探针需要更大的力刺破对应的层面.此外，R.ATKIN等[29]还用STM原位观察了ILs/Au电极的界面形貌.在开路电势时，STM的形貌能与AFM的形貌对应.对于[BMP]TFSA离子液体，当STM的电势差增强时(-0.4~-1.0 V)金电极表面不像水溶液电化学体系那样呈现平整的阶梯结构，而是形成强烈的蠕虫状图案(见图15和图16).随着电势更负，蠕虫状结构逐渐消失，直到-2.2 V时，由于界面上金结构重组，出现梯田结构.而[EMIm]TFSA 离子液体则没有经历如此强烈的结构重组，始终没有出现蠕虫状结构.由AFM的结果可知，两种离子液体产生上述差异的原因在于其阳离子[BMP]+比[EMIm]+具有更强的相互作用力.除此之外，该研究组还使用相同的AFM/STM方法研究了离子液体[Py1,4]FAP与Au(111)界面的性质，观察到了类似的层状变化现象(见图17)[30].J.J.SEGURA等[31]采取AFM轻敲模式研究了吸附在云母表面质子型EAN(乙胺硝酸盐)(见图18，其中，a)为AFM针尖逼近沉浸在EAN离子液体中的云母表面的力曲线图；b)为图像d)中箭头部分的高度剖面图；c)为EAN最深层吸附在云母上的软接触AFM图像；d)为AFM针尖从最深层移动到接近表层时的软接触AFM 图像)和非质子型[Emim]TFSI(见图19)两种离子液体的表面结构.观测结果表明：质子型EAN离子液体易形成海绵状结构的纳米相，且局部有蠕虫状结构；而对于[Emim]TFSI离子液体，阳离子在云母表面呈孤立排状分布.作者认为，质子型EAN离子液体在固体表面形成蠕虫状结构，主要是因为其含有最小的自组装聚集体.Y.Z.SU等[32-33]利用原位STM手段研究了咪唑翁盐阳离子烷基链长对ILs/Au(100)界面上双电层的结构影响.咪唑盐离子如胶束状/微团状一样吸附在Au 电极表面，微团的大小随阳离子链长增长而增大，且其分布均有双列平行排布的特征.对于在Au电极表面的OMI+阳离子吸附层在持续的负电势作用下，可形成有序-紊乱结构之间的相互转换，这可能是由阳离子更长的侧链及与Au(100)基底更强的相互作用引起的.研究表明：双电层中致密区域的研究采用STM分析时会受限，但借助AFM测试的研究还在进行中.F.BUCHNER等[34]将STM测试和理论计算相结合，观察到在[BMP][TFSA]/Ag(111)界面上，阴、阳离子严格按照1的比例吸附在Ag表面(与理论计算一致).在不同的温度条件下，可以形成不同吸附层，如在室温下是易变的2D液相，在100 K下，又可以生成2D固相(见图20，其中a)图是在亚单原子层有4个Ag阶梯，在大的Ag阶梯上出现有序的2D晶体相，在小的Ag阶梯(宽度约为10 nm)出现无序的2D玻璃相.图b)是在单层上，大的Ag阶梯上有有序的2D晶体相，而小的Ag阶梯上有无序的2D玻璃相).由图20可以看出,在100 K时，出现4层梯田结构，分别为2D晶体相、2D液体相、2D液体相和玻璃相的混合相，以及2D玻璃相.在AFM测试过程中都用到悬臂，它常被用来检测原子之间力量的变化.当针尖与样品之间产生相互作用后，由于样品表面的形貌会使悬臂发生形变，通过感应检测形变量的大小可以得到样品表面的信息.K.KAISEI等[35]则拓展了悬臂的作用，他们利用AFM的悬臂进行纳米喷墨打印(见图21)，将离子液体[BMIM]BF4点到4nm厚的Pt薄膜上，Pt薄膜是通过磁控溅射在Al2O3(0001)表面得到的.通过改变脉冲时间，可以得到不同聚集形态的ILs液滴(见图22)，用AFM观察离子液体液滴形貌时发现，脉冲时间在 0.2~1.0 s之间时，脉冲时间越长，液滴越宽；脉冲时间在 0.2~0.5 s之间时，液滴的厚度均在2.5 nm左右，但是当脉冲时间延长至1.0 s时，液滴的厚度可达4.0 nm.由于液滴间距离很近，液滴很容易连接成膜，这种纳米喷墨打印技术可以应用于在设定区域内制备所需厚度的离子液体薄膜，使得在纳米尺度上研究离子液体结构性质成为可能.具有低熔点的室温离子液体是一种新型的结构可调变的多功能液体材料，在有机催化、绿色化学、化工分离、色谱分析和电化学等领域具有广泛的应用，为构建绿色化学化工反应过程提供了新途径.离子液体的表/界面性质与结构是离子液体催化反应/分离体系的重要基础科学问题，可在微/介观尺度下影响反应和分离过程的效率.本文综述表明，AFM/STM技术在离子液体薄膜、离子液体混合物、负载离子液体结构及性质方面都有很好的应用，尤其是在AFM/STM原位观察离子液体表/界面性质与结构变化方面.但是，目前AFM/STM技术在离子液体方面的研究尚处于开始阶段，许多研究有待深入开展，应主要加强离子液体不同阴阳离子结构、性质对于离子液体与气体、离子液体与固体界面的影响等研究，从而形成系统化的理论，为离子液体吸收气体及催化反应的应用提供理论支持，并进一步构建模型，指导离子液体的设计.【相关文献】[1] 顾彦龙,石峰,邓友全.室温离子液体:一类新型的软介质和功能材料[J].科学通报,2004,49(6):515.[2] NANDA R,RAI G,KUMAR A.Interesting viscosity changes in the aqueous urea-ionic liquid system:effect of alkyl chain length attached to the cationic ring of an ionic liquid[J].J Solution Chem,2015,44(3):742.[3] ZHANG X C, HUO F, LIU X M, et al.Influence of microstructure and interaction on viscosity of ionic liquids[J].Ind Eng Chem Res,2015,54(13):3505.[4] DUPONT J,DE SOUZA R F,SUAREZ P A Z.Ionic liquid (molten salt) phase organometallic catalysis[J].Chem 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膜处理技术汇总,详解现有膜处理原理及应用！
膜处理技术汇总,详解现有膜处理原理及应用！2018-02-01目前膜技术作为一个古老但是新兴的技术，技术开发越来越深入，应用范围越来越广泛，本文总结目前世界上现有的膜处理技术，详细介绍各种膜技术的原因及应用领域！一、微滤（MF）膜技术1 微滤(MF)的基本原理微滤膜能截留0.1-1微米之间的颗粒。
微滤膜允许大分子和溶解性固体（无机盐）等通过，但会截留悬浮物，细菌，及大分子量胶体等物质。
微滤膜的运行压力一般为：0.3-7bar。
微滤膜过滤是世界上开发应用最早的膜技术，以天然或人工合成的高分子化合物作为膜材料。
对微滤膜而言，其分离机理主要是筛分截留。
2 微滤膜的应用1、水处理行业:水中悬浮物，微小粒子和细菌的去除;2、电子工业:半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理;3、制药行业:医用纯水除菌、除热原，药物除菌;4、医疗行业:除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白质等多种溶液中的菌体;5、食品工业:饮料、酒类、酱油、醋等食品中的悬浊物、微生物和异味杂质、酵母和霉菌的去除，果汁的澄清过滤。
6、化学工业:各种化学品的过滤澄清。
二、超滤（UF）膜技术1超滤（UF）原理超滤(Ultra-filtration, UF)是一种能将溶液进行净化和分离的膜分离技术。
超滤膜系统是以超滤膜丝为过滤介质，膜两侧的压力差为驱动力的溶液分离装置。
超滤膜只允许溶液中的溶剂(如水分子)、无机盐及小分子有机物透过，而将溶液中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质截留，从而达到净化和分离的目的。
超滤过滤孔径和截留分子量的范围一直以来定义较为模糊，一般认为超滤膜的过滤孔径为0.001-0.1微米，截留分子量(Molecular weigh cut-off, MWCO)为1,000-1,000,000 Dalton。
严格意义上来说超滤膜的过滤孔径为0.001-0.01微米，截留分子量为1,000-300,000 Dalton。
若过滤孔径大于0.01微米，或截留分子量大于300,000 Dalton的微孔膜就应该定义为微滤膜或精滤膜。
何谓零极距离子膜电解槽
何谓零极距离子膜电解槽
如今我国氯碱行业新建和改造项目基本都采用离子膜法烧碱工艺，其中采用的电解槽多为高电流密度自然循环复极式离子膜电解槽。
而近几年出现的新型零极距离子膜电解槽比我们现在使用的普通离子膜电解槽节能减排效果明显，同样产能情况下可以节省大量的能源消耗，更加符合现代工业可持续发展作业的要求。
什么是零极距电解槽？它为什么可以节约更多的能源呢？所谓零极距电槽，就是阴阳两电极直接与膜接触，极间距只有膜的厚度，故又称为膜极距电槽。
众所周知，离子膜法烧碱电解装置中，电解单元的阴阳极间距（极距）是一项非常重要的技术指标，其极距越小，单元槽电解电压越低，相应的生产电耗也越低。
零极距电解槽通过降低电解槽阴极侧溶液电压降，从而达到节能降耗的效果。
原有电解槽阴阳极之间的极间距为1.8—2.2毫米，溶液电压降为200毫伏左右，零极距电解槽就是改进阴极侧结构，增加弹性构件，使得阴极网贴向阳极网，电极之间的间距为膜的厚度。
与普通电槽相比，同等电密下零极距电槽电压降低约180毫伏，相应吨碱电耗下降127千瓦时。
我国北化机自主开发的该项技术按烧碱年产量为50万吨计算，年节约电能约6350万千瓦时，综合技术指标达到国际先进水平。
目前，天津大沽、新疆天业、齐鲁石化、河北冀衡、宁波东港电化、黑龙江昊华、榆社化工等单位已相继从国内外引进或改造了零极距技术设备。
通过几年的运行实践，国内零极距复极式离子膜电解槽已逐步成熟，操作方便、运行平稳，并且能够满足国内原盐情况下氯碱工业的生产工艺要求。
由于此项技术节能减排效果明显，切合目前国内氯碱行业生产要求，已入选烧碱行业清洁生产技术推行方案推广技术目录，将成为今后一段时间内氯碱行业发展的主要方向。
原电池电解质溶液阴阳离子运动方向
原电池电解质溶液阴阳离子运动方向【摘要】电解质溶液中的阴阳离子是电池中传递电荷的关键元素，它们的运动规律受到电场的影响。
阴阳离子在电解质溶液中的运动方向与电场方向之间存在着密切的关系，其扩散过程和速度与浓度之间也有着一定的关联。
在电解质溶液中，离子迁移的影响因素很多，需要深入研究。
掌握阴阳离子在电解质溶液中的运动方向对于原电池的正常工作至关重要。
进一步研究电解质溶液中阴阳离子的运动规律和影响因素是未来的研究方向之一。
电解质溶液在电池中具有重要的作用，对其运动方向和速度等进行深入研究，有助于提高电池的性能和有效利用能源。
【关键词】电解质溶液、原电池、阴阳离子、运动规律、电场方向、扩散过程、迁移影响因素、速度与浓度关系、重要性、进一步研究方向1. 引言1.1 电解质溶液的作用电解质溶液在能量转化和传递过程中扮演着至关重要的角色。
它们能够导电，促进电荷的传递，从而使得电流得以形成。
在原电池中，电解质溶液就像是一个连接电极的桥梁，通过其中的阴阳离子运动，完成电荷在电池内部流动的过程。
电解质溶液还能够维持电池内部的平衡状态，防止电极之间的电荷累积过多。
它们在电解质溶液中的运动使得电子在电极之间流动更加顺畅，从而保证了电池的稳定性和工作效率。
电解质溶液的存在对于原电池的正常运行至关重要。
电解质溶液在原电池中发挥着承载电荷、传导电流、保持平衡的重要作用。
它们的存在不仅促进了能量的转化和传递，同时也保证了电池的高效稳定运行。
对电解质溶液的研究和了解，有助于我们更好地理解电池内部的运作机制，促进原电池技术的进步和发展。
1.2 原电池中的电解质溶液原电池中的电解质溶液在电化学反应中扮演着至关重要的角色。
电解质溶液是一种含有可导电离子的溶液，当电解质溶液被放置在电场中时，其中的正负离子会受到电场力的作用而发生移动。
在原电池中，电解质溶液连接了阳极和阴极，通过其中的离子传递电荷，使得电子在外部电路中流动，从而产生电流。
电解原理及应用-备战2023年高考化学精选考点专项突破题集新高考地区解析版
CH3COO-转化为 CO2 和 H+，右侧 CO2 和 H+转化为 CH4)。有关说法正确的是
A．电源 a 为负极 B．该技术能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的战略愿景 C．外电路中每通过 lmol e-与 a 相连的电极将产生 2.8L CO2 D．b 电极的反应为：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O 【答案】D 【解析】电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，阳极上失去电子发生氧化反应，左侧电极上 CH3COO转化为 CO2 和 H+，发生氧化反应，左侧为阳极，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上氧化剂得到电子 发生还原反应，右侧 CO2 和 H+转化为 CH4；为还原反应，右侧为阴极；A． 据分析，左侧电极为阳极， 则电源 a 为正极，A 错误；B．电化学反应时，电极上电子数守恒，则有左侧 CH3COO : 8e : 2CO2 ，右 侧有 CO2 : 8e : CH4 ，二氧化碳不能零排放，B 错误；C． 不知道气体是否处于标准状况，则难以计算与 a 相连的电极将产生的 CO2 的体积，C 错误；D． 右侧为阴极区，b 电极上发生还原反应，结合图示信息 可知，电极反应为：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，D 正确；答案选 D。 3．（2022·江西·模拟预测）利用 CH4 燃料电池电解制备 Ca(H2PO4)2 并得到副产物 NaOH、H2、Cl2 的装置如 图所示。下列说法正确的是
阳极运动，分离后，存在于阳极室中，B 正确；C．阴极发生的电极反应为 2H2O+2e- =2OH-+H2↑，同时钠 离子通过阳离子膜进入阴极室，每转移 1mole-时，生成 H20.5mol 质量为 1g，同时进入钠离子 1mol 质量为
阴阳离子交换膜的判断方法
阴阳离子交换膜的判断方法
阴阳离子交换膜是一种广泛应用于水处理、化学和生物技术领域的重要材料。
其主要功能是通过对水溶液中的离子进行选择性吸附和释放，实现水质的净化和离子的分离纯化。
那么，如何判断一个膜是否为阴阳离子交换膜呢？以下是一些常见的判断方法：
1. 观察膜的外观：阴阳离子交换膜通常呈现出半透明或乳白色
的颜色，质地坚韧，有一定的柔韧性和延展性。
此外，膜的表面可能会有一些凸起或凹陷的细微结构，这是由于离子选择性层的存在所致。
2. 测试膜的离子交换能力：将待测膜与一定浓度的离子溶液接触，观察溶液中离子浓度的变化。
如果膜具有阴阳离子交换的能力，那么溶液中的离子浓度将会发生明显的变化，且变化方向与膜的离子选择性相符。
3. 使用电化学测试方法：可以使用电化学测试方法来评估膜的
离子选择性和交换能力。
通常采用电化学阻抗谱(EIS)、线性扫描伏
安(LSV)等技术来进行测试。
4. 使用核磁共振(NMR)技术：核磁共振技术可以通过对样品中各种离子的磁共振信号进行分析，来确定膜的离子选择性和交换能力。
总之，阴阳离子交换膜的判断方法比较多样，可以根据具体需求和应用场景来选取适合的方法进行判断和测试。
- 1 -。
离子膜制碱工艺流程
离子膜制碱工艺流程离子膜制碱工艺是一种通过离子膜技术制取氢氧化钠（NaOH）的工艺流程。
该工艺流程主要包括原料处理、电解制碱、产碱和产品处理四个步骤。
首先是原料处理。
工艺的原料为食盐（NaCl），需要进行精制处理以去除杂质。
原料先经过洗涤、研磨等预处理工序，随后进入盐溶解器进行溶解。
在这一步骤中，需要加入一定量的水来保持适当的盐溶度。
接下来是电解制碱。
该步骤包括溶液浓缩、电解槽和电解过程三个环节。
首先，将通过原料处理得到的食盐溶液进行浓缩，以提高溶液的盐浓度。
浓缩后的溶液将被引入电解槽，电解槽中的离子膜将该溶液分为阴阳两个室，分别进行阳极和阴极的电解反应。
在阳极室，盐溶液中的氯离子（Cl-）经过电解反应生成氯气（Cl2）和自由电子。
氯气排除，而自由电子通过电解膜进入阴极室。
在阴极室，水分子（H2O）由于电解膜的作用，只能分解为氢离子（H+）和氢氧根离子（OH-）。
由于阳极室产生的氯气，使得阴极室中氢离子与氯离子结合生成气体氯化氢（HCl）。
然而，由于电解膜的存在，氯化氢不能通过电解膜向阳极室传递，因此会溶解在阴极室中。
在电解过程中，阳极室和阴极室分开了氯离子和氢离子，使得碱性电解质在阳极室中消耗而在阴极室中生成，实现了氢氧化钠的制取。
第三个步骤是产碱。
在电解过程中，在阴极室中生成的氢离子与产生的氢氧根离子结合形成氢氧化钠。
此时，阴极室中的溶液就成了浓度较高的氢氧化钠溶液。
最后一个步骤是产品处理。
将产生的氢氧化钠溶液从阴极室中抽出，经过蒸发、冷却等处理工序，使其达到所需浓度。
然后，将氢氧化钠溶液进行过滤、净化等处理，以去除杂质。
最终，符合要求的氢氧化钠产品将被装入合适的包装容器中，待出厂销售或用于其他生产过程。
总之，离子膜制碱工艺流程包括原料处理、电解制碱、产碱和产品处理四个步骤，通过控制电解反应，可制取高纯度的氢氧化钠。
这种工艺流程具有操作简单、高效益和环保等优点，在工业生产中得到了广泛应用。
离子膜烧碱生产工艺虚拟仿真实训思考题
离子膜烧碱生产工艺虚拟仿真实训思考题概述离子膜烧碱生产工艺是一种利用离子交换膜进行电解分离的方法，用于生产氢氧化钠（烧碱）的工艺。
本文将就离子膜烧碱生产工艺的原理、流程、关键技术和虚拟仿真实训等方面展开探讨。
原理离子膜烧碱生产工艺是利用离子交换膜在电解过程中实现阴阳离子的选择性传递和分离。
在电解池中，通过外加直流电压，阳离子（如钠离子Na+）从阳极侧通过阳离子交换膜进入阴离子交换膜的阳极侧，而阴离子（如氯离子Cl-）则从阳离子交换膜的阴极侧通过阴离子交换膜进入阴极侧。
因此，通过电解离子交换膜实现了阳离子和阴离子的分离。
流程离子膜烧碱生产工艺的主要流程包括前处理、电解、后处理等环节。
前处理前处理主要包括进料处理和浓缩处理两个阶段。
1.进料处理–原料准备：将原料氯化钠（NaCl）进行粉碎处理，并控制粒径合适。
–溶解：将粉碎后的氯化钠与适量的水溶解，形成氯化钠溶液。
2.浓缩处理–蒸发：通过蒸发器对氯化钠溶液进行蒸发，使其浓缩至一定浓度。
–结晶：将浓缩后的溶液进行冷却结晶，得到氯化钠结晶体。
电解电解是离子膜烧碱生产工艺的核心环节，主要包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和电解池三个部分。
1.阳离子交换膜–选择性传递：阳离子交换膜只允许正电荷的阳离子通过，阻止阴离子通过。
–电导率：阳离子交换膜具有一定的电导率，能够实现电流在电解过程中的传导。
2.阴离子交换膜–选择性传递：阴离子交换膜只允许负电荷的阴离子通过，阻止阳离子通过。
–电导率：阴离子交换膜具有一定的电导率，能够实现电流在电解过程中的传导。
3.电解池–极板：电解池中的阳极和阴极分别由不同材质的极板组成，用于供电和收集产物。
–电解液：电解池中的电解液为浓度适当的氯化钠溶液。
后处理后处理主要包括产物回收和设备清洗两个环节。
1.产物回收–氢气收集：从阳极收集到的氢气可以用于其他产业过程或者作为燃料。
–氯气回收：从阴极收集到的氯气可以用于其他化工过程。
2.设备清洗–电解池清洗：对电解池和电解膜进行清洗，以去除各种杂质和附着物，保持设备的正常运行。
离子膜烧碱生产工艺
离子膜烧碱生产工艺
随着国民经济的发展，烧碱工业的发展十分迅速，目前我国的烧碱产量已占到了世界总产量的90%以上。
由于我国烧碱工业起步较晚，与国外相比还有一定差距。
因此，要在短时间内赶上国际水平，必须对我国烧碱工业进行改革，采取切实可行的措施，以提高烧碱生产效率和产品质量。
从国外引进的离子膜烧碱生产技术，就是这样一种先进的生产技术。
离子膜烧碱工艺是将 NaOH溶液在电解槽中电解成 NaCl、NaOH、 HCl和H2O四种不同成分的盐，再用 NaOH溶液与 HCl、H2O 溶液反应生成 NaCl和H2,经离心分离得到母液。
母液进入离子膜电解槽中进行电解，形成电势为3.5~4.0伏的直流电（或叫阴阳离子膜）。
母液在电解槽内发生一系列反应后变成 NaCl、 NaOH和H2,同时被离心分离出来。
目前我国的电解槽已采用离子膜电解槽，这种方法生产出来的烧碱产品质量好，消耗低，且具有较高的回收率。
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阳离子场强 -回复
阳离子场强-回复什么是阳离子场强以及它的作用？阳离子场强是指在一个液体中阳离子离子活动程度的量度，通常以指数来表示。
阳离子场强越强，代表着阳离子在液体中的活动性越高。
阳离子是带有正电荷的离子，可以与带有负电荷的阴离子发生相互作用。
在许多领域中，阳离子场强的测量和控制是非常重要的，因为它可以影响与阳离子相关的许多化学和生物过程。
阳离子场强的测量通常使用电导率来完成。
电导率是电流通过整个液体体积的能力，它受到溶液中阳离子和阴离子的浓度以及它们之间的相互作用的影响。
较高的阳离子场强会导致电导率的增加，因为更多的阳离子可以帮助电流通过液体体积。
因此，测量电导率可以提供有关阳离子场强的信息。
在环境科学中，阳离子场强的测量可以用来监测水体中的污染物。
许多污染物是带有负电荷的，如重金属离子、有机酸和其他有机物。
这些污染物在水体中会与阳离子发生相互作用，形成离子复合物。
通过测量阳离子场强，可以确定污染物与水体中其他离子的相对浓度，从而评估水体的污染程度。
在生物科学中，阳离子场强的控制对于细胞溶解和生物分子的相互作用非常重要。
许多生物分子具有电荷，包括DNA、蛋白质和多糖。
阳离子与这些分子之间的相互作用可以影响其结构和功能。
通过调节阳离子场强，可以控制生物分子的折叠和稳定性，从而影响生物体内许多生物过程。
在材料科学中，阳离子场强的调控可以影响材料的性质和性能。
许多材料具有离子可溶性，如陶瓷和聚合物。
阳离子可以与这些材料中的阴离子发生相互作用，影响其结构和导电性能。
通过调节阳离子场强，可以改变材料的电导率、机械性能、热稳定性等，从而实现对材料性质的控制和优化。
总结来说，阳离子场强的测量和控制在许多领域中都具有重要意义。
它可以用于监测环境污染、控制生物分子活性、调控材料性质等。
通过正确理解和应用阳离子场强，我们可以更好地理解和利用阳离子与其他离子之间的相互作用，为解决一系列的科学和工程问题提供有益的指导。
离子单向渗透膜
离子单向渗透膜全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：离子单向渗透膜（Ion exchange membrane）是一种特殊的膜材料，具有离子选择性、可透过特定大小和电荷的离子而阻止其他离子通过的特性。
离子单向渗透膜广泛应用于电解水制氢、电解产氯和碱、纯水制备和废水处理等领域。
它是一种重要的功能材料，在环保、能源领域具有广阔的应用前景。
离子单向渗透膜的分类及原理离子单向渗透膜根据其离子传输的方式和原理可以分为阴离子交换膜、阳离子交换膜和复合离子交换膜等几种类型。
阴离子交换膜主要通过阴离子交换基团对水中的阴离子进行交换，常见的材料有聚乙烯基、聚丙烯基等。
阳离子交换膜则通过阳离子交换基团对水中的阳离子进行选择性传输，常见的材料有聚磺酸基、聚乙烯基等。
复合离子交换膜则是将阴阳离子交换膜结合在一起，既可以对阴离子进行选择性传输，也可以对阳离子进行选择性传输。
离子单向渗透膜的制备方法主要包括浸渍法、胶凝法、原子层沉积法和自组装法等几种。
浸渍法是将已有的聚合物膜浸渍在不同的交换物中，使其在膜基上生长，形成离子交换基团。
胶凝法是将不同的聚合物交联形成网络结构，再在网络结构中引入交换基团，形成离子交换膜。
原子层沉积法是通过交替的原子层沉积反应形成的离子交换基团。
自组装法是通过溶液自组装的方式，在膜基上形成纳米结构，再引入交换基团。
离子单向渗透膜的应用领域离子单向渗透膜在水处理方面有着广泛的应用。
电解水制氢是一种环保、高效的制氢方法。
传统方法中使用的电极间有膜的设备可以使阳极和阴极分离，防止混合产生氢气和氧气。
离子单向渗透膜可以有效地阻止离子的混合传递，提高氢气和氧气的纯度。
离子单向渗透膜的发展趋势近年来，离子单向渗透膜的研究方向主要集中在提高膜的选择性、稳定性和阻挡效率。
目前，国内外对于离子交换膜材料的研究主要集中在改进膜材料的结构和制备工艺，提高其在水处理、能源等领域的应用性能。
第二篇示例：离子单向渗透膜是一种用于水处理和废水处理的高效膜分离技术，具有过滤效率高、操作简单等优点。
电解膜的材料
电解膜的材料
电解膜是一种选择性透过性材料，用于分离离子。
在不同的应用中，电解膜需要具有不同的特性，如电导率、稳定性、耐腐蚀能力和选择性等。
因此，选择合适的电解膜材料是非常重要的。
目前，常见的电解膜材料主要有以下几种：
1. 聚合物电解膜（PEM）
聚合物电解膜是一种广泛应用于燃料电池和电解水制氢等领域的电解膜。
PEM具有较高的选择性和导电性能，同时也具有较好的耐腐蚀性和稳定性。
常见的PEM材料包括聚四氟乙烯（PTFE）、聚丙烯酸（PAA）和聚苯乙烯（PS）等。
2. 离子交换膜（IEM）
离子交换膜是一种将阴阳离子分离的电解膜。
IEM材料可以为无机和有机物质及其组合。
IEM具有优良的化学稳定性和耐腐蚀性能，可应用于电化学反应、燃料电池和废水处理等领域。
常见的IEM材料包括聚偏氟乙烯/氟磺酸共聚物（PVDF/FSP）和聚砜（PS）等。
3. 陶瓷电解膜
陶瓷电解膜是一种具有较高渗透压和选择性的电解膜材料。
陶瓷电解膜具有较高的稳定性和抗压能力，可以应用于海水淡化和制约反渗透等领域。
常见的陶瓷电解膜材料包括二氧化钛（TiO2）和氧化铝（Al2O3）等。
总之，不同的应用需要选择不同的电解膜材料。
在未来，电解膜材料的研究和开发将在更广泛的领域中得到应用。
阴阳离子电荷平衡
阴阳离子电荷平衡
阴阳离子电荷平衡是指在溶液中，正负离子的电荷总数相等，保持电中性。
这是由于溶液中的阴阳离子所带的电荷数一定相同，因此溶液是不带电的。
在具体的应用中，阴阳离子电荷平衡可以用来检验分析数据的准确性。
例如，在大气颗粒物酸碱性的研究中，阴阳离子电荷平衡可以用来分析颗粒物的酸碱性，并进一步研究其对大气化学过程的影响。
此外，在植物细胞中，阴阳离子电荷平衡也是非常重要的。
植物细胞有自动调节的能力，对吸收速率不同的阴阳离子所造成的细胞内电荷及pH值的不平衡，可通过自身合成或分解有机酸进行调节，以保持电荷的中性。
总的来说，阴阳离子电荷平衡是化学和生物学中的重要概念，它对于理解溶液的性质、大气化学过程和植物生理学等方面都有着重要的作用。
阴离子静电作用 电解海水
阴离子静电作用电解海水
电解海水是通过阴离子静电作用实现的一种化学过程。
阴离子静电作用指的是在电解过程中，阴极吸引带有正电荷的阳离子，同时排斥带有负电荷的阴离子。
这种静电作用使得阴离子和阳离子在海水中分离，从而实现海水的电解。
当电流通过海水时，正极（阳极）和负极（阴极）之间形成电场。
在这个过程中，阴离子被吸引到阳极，而阳离子则被吸引到阴极。
这种静电作用使得海水中的离子分离，并在两极之间形成电流。
电解海水的过程中，阴离子和阳离子发生了氧化还原反应。
阴离子在阳极发生氧化反应，而阳离子在阴极发生还原反应。
这些反应使得海水中的盐分被分解成气体和溶液。
具体来说，当电流通过海水时，阴离子（如氯离子）在阳极上失去电子并发生氧化反应，形成氯气。
而阳离子（如钠离子）在阴极上获得电子并发生还原反应，形成氢气。
这种电解过程使得海水中的盐分被分解成氯气和氢气。
通过阴离子静电作用电解海水，可以实现海水的淡化和盐分的分离。
这对于海水淡化工程和盐化工业有着重要的意义。
同时，电解海水还可以产生氢气和氯气，这些气体在工业上有广泛的应用。
阴离子静电作用是电解海水的关键过程，通过这种作用，海水中的离子得以分离，实现海水的电解。
这种电解过程不仅能够实现海水
的淡化和盐分的分离，还可以产生有用的气体。
电解海水的研究和应用对于解决水资源问题和开发新能源具有重要意义。
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电解阴阳离子对离子膜电解性能的影响王志毅赵开荣(山东农药工业股份有限公司淄博鲁昊公司,淄博255009)摘要通过离子膜污染物成分和二次盐水分析结果,提出了盐水中杂质对离子膜性能影响及建议。
关键词阴阳离子离子膜电解槽影响Influences of anions and cations on the electrolyticperformance of ion-exchange membraneWang Zhiyi Zhao K air ong(Zibo Luhao Co.of Shandong Pesticide Industry Inc.Zibo,255009)Abstract By analyzing the substances w hich pollute ion-exchange membrane and secondary brine, influences of the impurities contained in brine on the electrolytic performance of ion-ex chang e mem-brane are demonstrated and sug gestions are also offered.Key word anions and cations,ion-exchange membrane electrolytic cell,influence为了使离子膜法盐水电解长期稳定的运转,必须熟悉离子膜的特性,掌握其性能下降的主要原因,从而减少失误,真正发挥离子膜电解槽的优良性能。
通过我厂3万t/a离子膜烧碱开车两年来的运行情况,我们发现电解槽平均槽电压已由刚开车时的3.16V(3kA/m2)增长到3.45V(3kA/m2)。
在处理出现故障的电解槽时我们发现:离子膜已由刚开车时的无色变为深棕色,膜的大部分明显存在轻度铁迹颜色变化比较大以及白色沉淀物,在盐水进料口上方的膜的上部区域有一些很深的皱折,发现皱折内排列着一系列气泡,在膜的阴极侧面明显存在大量起皱现象,起泡显现宽度大约4cm的局部条带状分布,且位于膜下沿以上约14cm处,与离子膜阳极侧的潮涌线吻合,起泡数量较多,面积大约为20mm@20m m,通3使用S-940树脂应注意的问题(1)树脂塔更换树脂后,必需倍量再生后方能投入使用。
(2)进树脂塔的盐水pH值应控制在8.5~9.5。
当树脂塔的pH值为酸性时,树脂将会变成氢型树脂,此时树脂与各种金属离子的亲和力将发生变化,这样将不能有效地去除盐水中的Ca2+、Mg2+等,如进树脂塔的盐水pH值较高,盐水中的Ca2+、Mg2+将有一部分以氢氧化镁、碳酸钙等分子状态的钙镁化合物存在,螯合树脂不能通过离子交换方式除去这部分钙镁化合物,只能以过滤作用拦截一部分。
这时,一方面导致树脂塔的阻力增大,另一方面使树脂塔再生时反洗不彻底,再生效果不好而使树脂性能下降,因而使进槽盐水中Ca2+、M g2+含量可能超标而影响膜性能。
(3)严格控制盐水中的游离氯。
不但要使盐水中的游离氯符合工艺要求,同时应注意在树脂加酸再生前树脂塔内的盐水置换及淋洗必须充分,以避免加酸时酸与盐水中的氯酸盐反应产生游离氯,引起树脂氧化中毒。
(4)控制树脂塔内压力。
树脂塔内压力直接影响螯合树脂的寿命,若压力过大会使树脂破损,从而使树脂的使用寿命缩短。
(5)控制盐水进塔温度在(60?5)e。
盐水进塔温度低,会使树脂的吸附能力下降。
4结论通过我厂近1年来的使用,国产漂莱特S-940螯合树脂完全可以替代进口的CR-11型树脂。
这对我国离子膜法工艺国产化、振兴民族工业、降低产品成本、提高产品市场竞争力大有好处。
(1999-09-19收稿)第11期1999年11月氯碱工业Chlor-Alkali IndustryNo.11Nov.,1999过拆槽发现阳极垫片在淡盐水平衡口处被腐蚀掉,有的阳极板中的阳极板条被局部腐蚀掉,长条被腐蚀断,呈锋利的针状物,在碱液出口通道内有大量镍粉颗粒存在。
为了便于找出电解槽槽电压升高,离子膜性能下降的原因,外商积极配合,将我们的旧离子膜、旧阳极、阴极板带回去,且进行了分析。
通过对离子膜表面的杂质取样分析,分析结果表现在膜的上部盐水进口区的阳极侧面存在中度钛镍污染,在膜的阴极侧面发现的污染物只有镍和阴极涂层的一种成分,英国ICI 公司的分析结果如表1所示。
表1离子膜污染物L g/cm2污染物标准值运行3个月运行10个月后Al<1<15Ba<122Ca<1820M g<1<110Fe<1430Ni<1920Sr<11<0.5I<1<22Ti<170250S iO2<11057英国ICI公司将我们的二次盐水取样带回去进行了分析,分析结果如表2。
表2二次盐水分析结果及要求指标指标分析结果操作要求指标离子膜阳极涂层阴极涂层Q(NaCl)/(g/L)305>270>270>250X(Ca2++Mg2+)/10-60.028<0.03<0.03<30X(Sr2+)/10-6<0.01<0.50<0.50X(SiO2)/10-6 6.4<10<10<15X(I-)/10-60.08<0.5<5.0X(Ba2+)/10-60.040.15< 1.00.15X(F-)/10-60.2<1.0<1.0X(重金属)/10-60.005<0.05<0.05<0.05现将近期我厂自己分析的有关二次盐水的全分析数据列于表3。
通过以上分析结果,我们可看出离子膜性能下降的主要原因是供给盐水中杂质和离子膜中发生水泡的影响,现将各种阴阳离子对离子膜电解槽性能的影响粗略分析如下。
表3二次盐水全分析结果控制指标标准1998-061998-071998-081998-111998-121999-011999-02 Q(NaCl)/(g/L)300?10.8295.12300.97292.20302.4305.1302.4295.7 X(Ca2++M g2+)/10-60.0320.8416.2615.1 2.14 2.34 2.4 2.03 X(M n2+)/10-6<0.050.0230.0110.0150.0350.0370.0340.036 X(Pb2+)/10-6<0.050.4260.6750.5010.3090.3210.3310.346 X(Al3+)/10-6<0.100.0090.00780.00240.00370.00520.00450.0065 X(Ba2+)/10-6<0.100.2000.2000.2000.8750.9710.9760.974 X(I-)/10-6<1.000.1180.0120.0030.0040.0060.0050.006 X(Fe3+)/10-6<0.500.0230.0230.0150.180.170.120.14X(S i O2)/10-6<10 4.58 4.112 4.03 5.32 5.37 5.14 5.26 X(F-)/10-6<0.700.350.500.400.460.420.480.52Q(Na2SO4)/(g/L)<10 6.957.67 5.32 5.48 4.37 5.657.65 X(S r2+)/10-6<0.500.0080.0080.0090.0090.0110.0100.012 X(Hg2+)/10-6<0.500.0050.0050.0050.0050.0050.0050.005 pH值11.611.3611.611.411.111.611.711.51盐水中钙、镁离子的影响如果盐水中的Ca2+、M g2+不除去,则在电解过程中就会与阴极室迁移到阳极室的OH-结合,形成氢氧化物沉淀,这样不仅会消耗生成的碱,而且这些沉淀物会降低离子膜的渗透性,造成电解液NaOH 浓度上升,OH-反渗加剧,副反应增加,从而导致电流效率下降,槽电压上升,增加了电耗,缩短了离子膜的使用寿命。
这些沉淀物沉积在离子膜内或靠近阴极一侧膜内,从而导致电解槽槽电压升高,且槽电压随着钙、镁杂质积蓄量的增加而增加,钙、镁积蓄量各在100ng/cm2时,槽电压的增加分别为25mV和105mV,镁积蓄时增加的幅度大。
另一方面,电流效率随着钙积蓄量的增加而降低。
而镁的蓄量增加时,电流效率没发生变化。
13第11期1999年11月王志毅等:阴阳离子对离子膜电解性能的影响2硫酸根离子的影响通过分析自1996年9月至1997年3月共14个样品的二次盐水中SO42-的含量,分析结果为最低5.438g/L,最高为10.14g/L,平均7.42g/L,正常操作条件下,二次盐水中Na2SO4指标应小于10g/ L,可以看出,SO42-不稳定,有超标现象,盐水中SO42-含量高,则会形成Na2SO4沉积在离子膜中,使其电流效率下降。
盐水中SO42-含量较高时,会阻碍氯离子放电,促使OH-放电产生O2;同时,SO42-本身在阳极上放电,发生如下电化学反应:2SO42-=2SO3+O2+4eSO3+H2O=H2SO4H2SO4=2H++SO42-这样就会使Cl2中含氧量增加,电解时在阳极上生成的新生态氧,其中有一部分在活性层介面放电,然后离开电极表面形成氧气进入溶液,而另一部分吸附在电极表面上,穿过活性层向钛基体表面迁移或扩散,化学吸附在钛基体表面上,在钛基体和涂层之间生成非导电的T iO2层而降低性能。
从我们处理的2#电解槽和32#电解槽中拆下的损坏阳极板上即可得到证实,阳极板的钛丝被腐蚀成针状物,中间断裂。
3锶离子的影响盐水中的锶离子正常控制在小于0.5mg/kg,锶离子含量的升高会使锶离子以化合物形式沉积在阳极表面,使阳极活性下降,阳极电位迅速上升,使用寿命大大缩短。
这种化合物沉积在离子膜上,使离子膜性能下降,槽电压升高,电流效率下降,它比钙离子影响稍轻。
4钡离子的影响盐水中钡离子正常控制在小于1@10-6,在阳极液中,钡离子与SO42-生成BaSO4沉淀,若覆盖于阳极上,会引起阳极电压升高,若沉淀在离子膜上,会导致离子膜电阻增大,如果与从阴极室迁移到阳极室的OH-结合形成Ba(OH)2,沉积在离子膜上使其电流效率下降,其影响程度比Ca2+、Sr2+稍轻。
5铁离子的影响盐水中的Fe3+正常控制在小于5@10-7,铁在pH值为2~3以下的酸性盐水中才能溶解,进入膜体形成氧化物,并且沉积在膜内,使阴极涂层中毒,失去活性,导致电流效率下降。