阳离子交换膜
阳离子交换膜cm
阳离子交换膜CM简介阳离子交换膜（Cation Exchange Membrane，CM）是一种用于电化学和膜分离领域的重要材料。
它具有高选择性、高离子传导率和良好的机械稳定性等优点，在能源转换、电池、化工、环境保护等领域有广泛应用。
本文将详细探讨阳离子交换膜CM的结构、性能以及在不同领域的应用。
结构与制备方法结构阳离子交换膜CM由聚合物材料构成，通常采用高分子化学中的离子交换树脂作为基材。
离子交换树脂通常是由树脂胶粘剂和阳离子交换剂组成。
交换树脂胶粘剂可以是聚合物，如聚乙烯、聚四氟乙烯等。
阳离子交换剂则是为了增加膜的离子选择性能，使其只能通过特定的阳离子。
制备方法阳离子交换膜CM的制备方法多种多样，常见的有: 1. 溶液浸渍法：将离子交换树脂悬浮液浸渍到聚合物薄膜中，然后经过干燥和固化等工艺制备膜材料。
2. 聚合物共混法：将离子交换树脂和聚合物以一定比例混合，并在高温下进行加工，形成膜材料。
3. 电化学沉积法：通过电化学反应，沉积聚离子体和阳离子交换基体，形成膜材料。
性能与评价指标离子交换能力膜材料的离子交换能力是衡量其性能优劣的重要指标之一。
一般来说，交换树脂中离子交换剂的含量越高，离子交换能力越强。
离子选择性离子选择性是指膜材料对特定阳离子的选择性能。
阳离子交换膜CM可以通过选择特定的阳离子交换基团来实现对特定阳离子的选择传输。
离子传导率离子传导率是指阳离子在膜材料中传输的速率。
阳离子交换膜CM的离子传导率越高，说明其在电化学应用中传输效率越高。
机械稳定性阳离子交换膜CM在使用过程中需要具有良好的机械稳定性，以抵抗外界压力和流体的作用，确保其长期稳定运行。
应用领域能源转换阳离子交换膜CM在能源转换领域有广泛应用，特别是在燃料电池中。
它可以作为质子交换膜（Proton Exchange Membrane，PEM）使用，实现氢气和氧气的电化学反应，产生电能。
电池阳离子交换膜CM也可以应用于其他电池系统，如锂离子电池和钠离子电池。
有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜的制备、表征与应用研究
有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜的制备、表征与应用研究有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜的制备、表征与应用研究引言随着环境污染问题的日益严重和对可持续发展的追求，膜技术作为一种高效、环保的分离技术逐渐受到关注。
在膜技术中，离子交换膜作为一种重要的功能材料，被广泛应用于电力、环保、化工等各个领域。
有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜以其较高的离子交换容量和优良的机械稳定性成为研究热点。
本文将探讨有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜的制备方法、表征手段以及其在各个领域的应用研究。
一、制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜常用的方法之一。
该方法的基本过程包括溶胶制备、凝胶成膜和热处理三步。
首先，通过适当配比和溶解条件，生成一定浓度的溶胶。
然后，使用浸渍、喷涂等方法将溶胶涂覆在亲水性聚合物膜表面，形成有机-无机杂化膜。
最后，通过热处理使溶胶成膜，形成均匀的SiO2膜。
2. 自组装方法自组装方法是一种简单高效的制备有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜的方法。
该方法利用表面活性剂的溶液中分子之间的静电作用和疏水作用，构建自组装的多层结构。
在亲水性聚合物膜表面，先吸附带正电荷的聚阳离子，然后通过静电层层组装，使多层有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜逐渐形成。
二、表征手段1. 离子交换容量测定离子交换容量是评定有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜性能的重要指标之一。
通常使用电导法或滴定法测定离子交换容量。
具体操作时，将膜样品置于含有已知浓度的阳离子的溶液中，根据离子传递过程中的电导或滴定反应，测定膜样品中的阳离子交换量。
2. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）FTIR是一种常用的表征有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜结构的手段。
通过测定样品在红外光谱范围内的吸收峰，分析有机-无机杂化SiO2膜中存在的化学键类型和结构特点。
例如，硅-氧键的振动在1000-1100 cm-1范围内，亚甲基基团的振动在2800-3100 cm-1范围内。
离子交换膜的分类及组成
离子交换膜的分类及组成一、离子交换膜的分类离子交换膜是电渗析器的核心部件，是一种膜状的离子交换树脂。
但必须指出，在电渗析中使用的离子交换膜，实际上并不是起离子交换作用，而是起离子选择透过作用，更确切地应称为离子选择性透过膜。
由阳离子交换材料组成的膜含有酸性活性基团，可解离出阳离子，它对阳离子具有选择透过性，称为阳离子交换膜，简称为阳膜；由阴离子交换材料组成的膜含有碱性活性基团，可解离出阴离子，它对阴离子具有选择透过性，称为阴离子交换膜，简称为阴膜。
图7-3是离子交换膜的分类。
强酸型：磺酸型阳离子交换膜中酸型：磷酸型、膦酸型弱酸型：羧酸型、酚型混合型：苯酚磺酸强碱型：季胺型、吡啶季胺型离子交换膜阴离子交换膜中、弱碱酸型：伯胺型、仲胺型、叔胺型混合型：混合胺型表面涂层膜双极膜特殊离子交换膜两性膜镶嵌膜其它膜图7-3 离子交换膜的分类实用文档实用文档二、离子交换膜的组成在宏观形态上离子交换膜是片状薄膜，而离子交换树脂是颗粒状的，但微观结构基本相同。
离子交换膜的组成见图7-4。
高分子骨架结构部分固定部分 离子交换基团（固定荷电基团）膜的主体反离子（对立离子）离子交换膜 活动部分 唐纳渗透离子（同名离子）溶剂（如水）增强材料图7-4 离子交换膜的组成膜主体的固定部分由体型或线型长链高分子材料组成，在高分子链上锚有离子交换基团，当膜投入水中时，发生吸水溶胀，使活性基团离解。
如磺酸型阳膜的活性基团一SO 3H 可以离解为：H +季胺型阴膜的活性基团一N(CH 3)3OH 可以离解为：一产生的H + 和OH — 进入水溶液中，膜上留下一定电荷的固定基团，它可吸附溶液中的正离子和负离子，这些离子是可移动的。
实用文档。
pvdf阳离子交换膜
pvdf阳离子交换膜PVDF阳离子交换膜是一种具有特殊性能的聚合物膜，它具有优异的化学稳定性、机械强度和抗磨损性，广泛应用于水处理、电化学、能源等领域。
本篇文章将对PVDF阳离子交换膜的制备、性能、应用等方面进行详细说明。
一、PVDF阳离子交换膜的制备PVDF阳离子交换膜的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、相转化法、辐射接枝法等。
其中，溶胶-凝胶法是最常用的方法之一，它是以无机盐或有机金属盐为前驱体，在溶液中合成纳米颗粒，然后将这些颗粒聚集在一起形成凝胶状物质，最后通过热处理得到PVDF阳离子交换膜。
相转化法则是将PVDF溶液通过相转化过程，形成具有一定孔径和孔隙率的薄膜，再通过热处理得到PVDF阳离子交换膜。
辐射接枝法则是利用高能辐射对PVDF进行辐射接枝改性，以提高其离子交换性能。
二、PVDF阳离子交换膜的性能PVDF阳离子交换膜具有优异的性能，主要包括以下几个方面：1．化学稳定性：PVDF具有优异的化学稳定性，能够在强酸、强碱、高温等恶劣环境下保持稳定，因此适用于各种不同领域的应用。
2．机械强度：PVDF具有较高的机械强度和耐磨性，能够承受较大的压力和摩擦力，因此适用于各种需要高强度和耐久性的应用。
3．抗生物污染性：由于PVDF的表面能较低，不容易被微生物附着，因此具有较好的抗生物污染性能，适用于水处理等领域。
4．离子交换性能：PVDF阳离子交换膜具有较好的离子交换性能，能够进行离子的迁移和传递，适用于电化学、能源等领域。
5．耐氧化性：PVDF在高温氧化环境下具有良好的稳定性，能够抵抗氧化剂的攻击，因此适用于高温氧化还原环境下的应用。
三、PVDF阳离子交换膜的应用PVDF阳离子交换膜具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：1．水处理领域：PVDF阳离子交换膜可以用于海水淡化、废水处理、饮用水净化等方面，具有较好的耐腐蚀性和抗污染性能。
2．电化学领域：PVDF阳离子交换膜可以用于燃料电池、锂离子电池等电化学装置中，作为隔膜材料使用，能够有效地传递离子并阻止电子传递。
阳离子交换膜
01 简介
目录
02 制备方法
03 发展历史
04 改性方法
05 表面改性分析
离子交换膜是对离子具有选择透过性的高分子材料制成的薄膜，阳离子膜通常是磺酸型的，带有固定基团和 可解离的离子。
简介
阳离子交换膜分析阳离子交换膜是对阳离子有选择作用的膜，通常是磺酸型的，带有固定基团和可解离的离 子，如钠型磺酸型固定基团是磺酸根，解离离子是钠离子。阳离子交换膜可以看作是一种高分子电解质，由于阳 膜带负电荷，虽然原来的解离正离子受水分子作用解离到水中，但在膜外通电通过电场作用，带有正电荷的阳离 子就可以通过阳膜，而阴离子因为同性排斥而不能通过，所以具有选择透过性。
表面改性是指对离子交换膜进行粒子轰击或者辐射等方法使膜的表面形成一层改性层或增加膜表面的作用基 团来提高膜的选择透过性。近年来，膜表面改性包括：电沉积表面改性、光化学反应法表面改性、浸渍法表面改 性。这些方法都是在已有的基膜的基础上，对膜表面的物理一化学性质进行修饰。
表面改性分析
等离子体涂层表面改性
谢谢观看
改性方法
掺杂改性
表面改性
掺杂改性是借助添加剂的某些特定优势来提高膜的选择透过性。尽管聚电解质会堵塞膜孔道，但是具有更大 水合半径的离子能通过膜，这也表明斥力的不同会对离子的迁移产生显著的影响。用聚醚醚酮、聚醚砜等制备的 复合膜具有较低的电阻和良好的单价选择性能。以聚苯胺为功能材料制得改性有机-无机复合膜，并将其应用于单 价离子选择性分离体系。结果表明，混合膜对Na+迁移的影响并不明显，但对离子的截留率大大提高。用化学法 聚合苯胺制备的复合膜，考察了时间对离子交换容量和选择性的影响，得出在长时间聚合条件下，聚苯胺会发生 降解，只有在膜表面的改性层足够薄和表面足够平的情况下，分离效率才会提高。
新型离子交换膜的研究及其应用
新型离子交换膜的研究及其应用离子交换膜（ion exchange membrane，IEM）是一种具有离子选择性的高分子材料，可以作为电化学能量存储系统（EES）中的重要组成部分。
近年来，随着对新能源的需求不断增加，人们对IEM的研究也越来越深入，不断创新出各种新型离子交换膜。
本文将探讨新型离子交换膜的研究及其应用。
一、常见的离子交换膜在探讨新型离子交换膜之前，我们先来了解一下常见的离子交换膜。
常见的离子交换膜可以分为两大类：阳离子交换膜和阴离子交换膜。
阳离子交换膜通常是用胶态聚合物制备，其主要基础材料是聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等。
而阴离子交换膜通常是用聚偏氟乙烯、聚丙烯酸等材料制备，其离子交换基因除了SO^-、COO^-等阴离子基团外可以使用各类被剥离的阴离子。
二、新型离子交换膜1、磷酸树脂离子交换膜磷酸树脂离子交换膜是一种新型的阴离子交换膜，它采用化学共聚合制备而成，具有优异的氢氧化钾摩尔传递率（KOH-PRE）和氧化铁柱撑磁性纤维及其在磷酸树脂离子交换膜中的使用方法用于纯化磷酸树脂中的蛋白质。
2、水悬浮含氟硅烷改性离子交换膜水悬浮含氟硅烷改性离子交换膜是一种广泛应用于燃料电池（fuel cell）中的阳离子交换膜，它采用水悬浮含氟硅烷改性法，具有优良的电子传递性能和耐化学腐蚀性能。
3、黏土纳米合成离子交换膜黏土纳米合成离子交换膜是一种采用蒙脱石和膨润土纳米粒子自组装制备而成的阴离子交换膜，具有高的荷电量和优异的离子交换性能，在能量存储系统中具有很大的应用潜力。
三、新型离子交换膜的应用1、在燃料电池中的应用目前，燃料电池被广泛用于汽车、轮船等交通工具以及家庭、工业等领域的电力供应。
IEM作为燃料电池中的核心材料之一，其性能的优劣直接关系到燃料电池的运作效率和寿命。
2、在电解池中的应用电解池是一种将电能转换为化学能的设备，可广泛应用于电解金属、制氢、电镀、废水处理等领域。
IEM的独特离子选择性和传质特性使其成为电解池中最重要的分离膜，可将阳离子和阴离子分离并传递到对应的电极上。
阳离子交换膜cm
阳离子交换膜cm阳离子交换膜（Cation Exchange Membrane，CEM）是一种具有离子选择性的膜材料，广泛应用于电化学能源转换和储存领域。
它的主要作用是在电化学反应中分离阳离子和阴离子，从而实现电荷传输和电化学反应的控制。
本文将从CEM的结构、性能和应用三个方面进行介绍。
CEM的结构CEM是一种由聚合物材料制成的薄膜，其结构由离子交换基团和聚合物基体组成。
离子交换基团通常是含有硫酸基、磺酸基、羧酸基等离子交换官能团的有机化合物，它们能够吸附和释放阳离子。
聚合物基体通常是由聚四氟乙烯（PTFE）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）等材料构成，它们能够提供膜的机械强度和化学稳定性。
CEM的性能CEM具有许多优良的性能，如高离子选择性、低电阻、高化学稳定性、良好的机械强度和耐高温性等。
其中，高离子选择性是CEM最重要的性能之一，它能够实现阳离子和阴离子的有效分离，从而提高电化学反应的效率和选择性。
低电阻是CEM的另一个重要性能，它能够降低电化学反应的能量损失和电化学反应的电压降。
高化学稳定性和良好的机械强度是CEM的另外两个重要性能，它们能够保证CEM在复杂的电化学环境中具有良好的稳定性和可靠性。
耐高温性是CEM的另一个重要性能，它能够保证CEM在高温环境下仍然具有良好的性能和稳定性。
CEM的应用CEM在电化学能源转换和储存领域具有广泛的应用，如燃料电池、电解水制氢、电化学储能等。
其中，燃料电池是CEM应用最广泛的领域之一，它能够将化学能转化为电能，并且具有高效、环保、低噪音等优点。
电解水制氢是CEM的另一个重要应用，它能够将水分解为氢气和氧气，并且具有高效、环保、低成本等优点。
电化学储能是CEM的另一个重要应用，它能够将电能转化为化学能，并且具有高效、可靠、长寿命等优点。
总之，CEM是一种具有离子选择性的膜材料，具有许多优良的性能和广泛的应用。
随着电化学能源转换和储存技术的不断发展，CEM将在未来的能源领域中发挥越来越重要的作用。
专题59电化学离子交换膜的分析与应用-2023年高考化学新编讲义
专题5.9 电化学离子交换膜的分析与应用【必备知识】1、离子交换膜的含义和作用(1)含义：离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成(2)作用①能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应，如：在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的Cl2进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的H2混合发生爆炸②能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用③用于物质的分离、提纯等④用于物质的制备，电解后溶液阴极区或阳极区得到所制备的物质2、离子交换膜的类型(1)阳离子交换膜——只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开①负极反应式：Zn－2e－===Zn2＋②正极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu③Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区④阳离子透过阳离子交换膜原电池正极(或电解池的阴极)(2)阴离子交换膜——只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过以Pt为电极电解淀粉-KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开①阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－②阳极反应式：2I－－2e－===I2③阴极产生的OH－移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH－===IO－3＋5I－＋3H2O④阴离子透过阴离子交换膜电解池阳极(或原电池的负极)(3)质子交换膜——只允许H＋和水分子通过在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2①阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑②阳极反应式：CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋③阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极④H＋透过质子交换膜原电池正极(或电解池的阴极)3、离子交换膜类型的判断——根据电解质溶液呈电中性的原则，判断膜的类型方法与 技巧(1)首先写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余 (2)根据溶液呈电中性，判断出离子移动的方向，从而确定离子交换膜的类型实例分析：电解饱和食盐水分析 方法电解饱和食盐水时，阴极反应式为2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －，则阴极区域破坏水的电离平衡，OH －有剩余，阳极区域的Na ＋穿过离子交换膜进入阴极室，与OH －结合生成NaOH ，故电解食盐水中的离子交换膜是阳离子交换膜【精准训练1】1、Kolbe 法制取乙烯的装置如图所示，电极a 上的产物为乙烯和碳酸根离子。
离子交换膜的分类与作用
离子交换膜的分类与作用全文共四篇示例，供您参考第一篇示例：离子交换膜是一种在许多工业和科学应用中广泛使用的重要材料。
它们具有特殊的化学和物理性质，可用于分离，净化，浓缩和转运离子。
离子交换膜通常由高分子材料制成，其结构和性质根据不同的应用需求而有所变化。
在本文中，我们将探讨离子交换膜的分类和作用，希望能令读者对这一材料有更深入的了解。
让我们来谈论一下离子交换膜的分类。
根据其化学结构和用途，离子交换膜可以分为几种主要类型。
第一种类型是阳离子交换膜，它们具有交换阳离子的能力。
这种类型的膜通常由含有阳离子交换基团的高分子材料制成，如聚苯乙烯磺酸树脂。
阳离子交换膜在水处理、药物分离和纯化等方面有重要应用。
第二种类型是阴离子交换膜，它们具有交换阴离子的能力。
阴离子交换膜通常由含有阴离子交换基团的高分子材料制成，如聚环氧乙烷。
这种类型的膜在环境保护、电解质浓缩和废水处理中扮演着重要角色。
还有一种混合型离子交换膜，它同时具有阳离子和阴离子交换功能，能够实现更广泛的离子交换和分离。
这种类型的膜通常由特殊化学结构的高分子材料制成，如聚丙烯酸树脂。
混合型离子交换膜在电解质分离、催化剂载体和生物医学领域被广泛应用。
除了根据交换离子的类型划分，离子交换膜还可以按照形态和结构进行分类。
片状离子交换膜是一种薄膜状的离子交换材料，通常用于分离和浓缩。
而纤维状离子交换膜则是一种纺织结构的离子交换材料，适用于过滤和离子交换。
接下来，我们将讨论离子交换膜的作用。
离子交换膜在许多领域中都发挥着重要作用。
它们在化工工业中被广泛应用，用于离子交换、分离和纯化。
在电解质浓缩过程中，离子交换膜可以有效地分离并浓缩溶液中的离子，提高产品的纯度和质量。
离子交换膜在环境保护和水处理领域也有重要应用。
通过离子交换膜技术，可以将含有重金属离子或其他有害物质的废水进行处理，达到净化和回收的效果。
这对于保护环境和资源利用具有重要意义。
离子交换膜还被广泛应用于生物医学领域。
阳阴离子交换膜详细规格比较表
0.15 酸回收 ・ 金属分离 ・ 食盐生产 ・
0.21 碱回收 ・
0.14 食品的脱盐 ・
0.22 碱回收 ・ 电解隔膜 ・
0.13 食品的脱盐 ・ 食盐生产 ・ 地下水除氮 ・
0.16
0.17
0.11
酸回收 （DD） 酸回收 （DD） ・ 酸回收 （DD） ・ ・ 有机酸的脱盐 ・ 糖的脱盐 ・ 酸和碱的 ・ 生产 （BPED）
特色
高强度
高强度耐碱性
高强度
高强度耐碱性
高酸扩散
高酸扩散
酸不易透过性
电阻 cm2） （Ω ・ 破裂强度 （MPa） 厚度 （mm）
3.0
4.5
2.4
4.40
≧0.10
≧0.40
≧0.25
≧0.90
≧0.15
≧0.25
≧0.25
≧0.15
特点
0.17 食品的脱盐 ・ 无机盐的 ・ 脱盐、 浓缩
使用实例
无机盐的 酸和碱的 ・ ・ 生产 （BPED） 脱盐、 浓缩 电解隔膜 ・ 去除地下水 ・ 矿物质
去除地下水 ・ 矿物质、 氮
推荐使用领域
温度 （℃） pH
≦40 0〜10
≦40 0〜10
≦60 0〜14
≦40 0〜8
≦60 0〜14
≦40 0〜8
≦40 0〜8
≦40 0〜8
≦40 0〜8
阳 / 阴离子交换膜 详细规格比较表
阳离子交换膜 标准薄膜 名称 CMX 种类 CIMS 强酸性 （Na型） 单价阳离子 选择透过性 1.8 CMB AMX AHA ACS 强碱性 （CI型） 单价阳离子 选择透过性 3.8 AFN AFX ACM 弱碱性 （CI型） 特殊薄膜 标准薄膜 阴离子交换膜 特殊薄膜
离子交换膜 标准-概述说明以及解释
离子交换膜标准-概述说明以及解释1.引言1.1 概述离子交换膜是一种特殊的薄膜材料，具有良好的离子选择性和传递性能。
通过离子交换作用，它可以将溶液中的离子进行选择性地吸附和解吸，实现离子的分离和转移。
离子交换膜在电子化学、环境工程、生物医药等领域都有广泛的应用。
离子交换膜的工作原理基于离子的化学性质和电荷。
它基本上是由离子交换颗粒填充物和多孔基材组成的复合结构。
当溶液通过离子交换膜时，溶液中的带电离子会与交换膜上的功能基团发生化学反应，从而实现了以电荷为基础的选择性传递。
离子交换膜的种类和应用非常广泛。
根据交换颗粒填充物的性质，离子交换膜可以分为阴离子交换膜和阳离子交换膜两种类型。
阴离子交换膜主要应用于废水处理、脱盐和电解等领域；阳离子交换膜则广泛用于电力、化工和食品等工业生产中。
此外，离子交换膜还可以应用于燃料电池、化学分析和药物传递等领域。
尽管离子交换膜在许多领域中都有着广泛的应用，但它也存在一些局限性。
例如，离子交换膜的稳定性和耐久性有一定限制，不同的离子交换膜对于不同离子的选择性和传递效率也存在差异。
另外，离子交换膜的制备和使用过程相对复杂，需要考虑到溶液条件、温度和压力等因素。
然而，离子交换膜在实际应用中仍然具有巨大的前景。
随着科学技术的不断进步，人们对于离子交换膜的研究和开发也日益深入。
未来，离子交换膜有望实现更高的选择性和传递效率，为各行各业的发展提供更加可持续和高效的解决方案。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以写为：1.2 文章结构：本论文共分为三大部分进行阐述。
第一部分为引言部分，主要包括概述、文章结构和目的。
我们将简要介绍离子交换膜的基本概念和背景，介绍我们的研究目的以及整篇文章的结构。
第二部分为正文部分，主要包括离子交换膜的定义和原理，以及离子交换膜的种类和应用。
在定义和原理部分，我们将详细介绍离子交换膜是什么，其基本原理和工作机制。
在种类和应用部分，我们将介绍常见的离子交换膜的分类以及它们在各个领域的应用情况。
第四章 第二节 微专题11 离子交换膜在电化学中的应用
微专题11离子交换膜在电化学中的应用1．离子交换膜的分类(1)阳离子交换膜：只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜：只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
(3)质子交换膜：只允许H＋通过，不允许其他阳离子或阴离子通过。
(4)双极隔膜：是一种新型离子交换膜，其膜主体可分为阴离子交换层、阳离子交换层和中间界面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中，水电离产物H＋和OH－可在电场力的作用下快速迁移到两侧溶液中，为膜两侧的半反应提供各自理想的pH条件。
2．离子交换膜的作用(1)平衡左右两侧电荷，得到稳定电流离子交换膜能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
(2)阻隔某些离子或分子，防止某些副反应的发生离子交换膜能将两极隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
(3)制备某些特定产品题型一离子交换膜的判断例1(2020·山东，10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。
现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)。
下列说法错误的是()A．负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C．当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 gD．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1答案 B解析由装置示意图可知，负极区CH3COO－发生氧化反应生成CO2和H＋，A项正确；隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离子移向正极，达到海水淡化的目的，B项错误；电路中有1 mol 电子通过，则模拟海水中有1 mol钠离子移向正极，1 mol氯离子移向负极，C项正确；负极产生CO2：CH3COO－＋2H2O －8e－===2CO2↑＋7H＋，正极产生H2：2H＋＋2e－===H2↑，根据得失电子守恒，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1，D项正确。
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． 直击高考
1.（2015新课标1高考）微生物电池是指在微生物的作用 下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。 下列有关微生物电池的说法错误的是（ A ）
A．正极反应中有CO2生成 B．微生物促进了反应中电子的转移 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
巩固应用1
如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以 设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫 酸和氢氧化钾（电解槽内的阳离子交换膜只允许阳离子 通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过）。 ①该电解槽的阳极反应式为_4_O_H_--_4e_-=_O_2↑_+_2_H_2O_，单位时间 内通过阴离子交换膜的离子数与通过阳离子交换膜的离 子数的比值为 __1_:_2 __。 ②从出口D导出的溶液是____KO_H_____（填化学式）。
一、交换膜的功能：
使离子选择性定向迁移（目的是平衡整个溶液 的离子浓度或电荷）
二、交换膜在中学电化学中的作用：
1.防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引 发不安全因素。（如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，
防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品
不纯；防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸）。
2.用于物质的制备、分离、提纯等。
三、离子交换膜的类型：
常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离子交换 膜、特殊离子（质子）交换膜等。
课堂练习
1．（2015天津）锌铜原电池装置如图所示，其中阳 离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙 述正确的是（C） A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO42－)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动， 保持溶液中电荷平衡
产__品_不__纯_、__防_止__阳_极__生_成__的_氯__气_与__阴_极__生_成__的_氢__气_反__应_遇__火_反__应_而__引_发__安_全__事_故 (3)精制饱和食盐水从图中__a___位置补充，氢氧化钠溶液从图中 ___d____位置流出。（选填“a”、“b”、“c”或“d”）
NaCl+H2O 电解 NaClO+H2 ↑
电解饱和食盐水制取NaOH、H2和Cl2
离子交换膜
离子交换膜是一种对溶液里的离子具有选 择透过能力的高分子膜。因在应用时主要是 利用它对离子选择透过性，又称为离子选择 透过性膜．离子交换膜法在电化学工业中应 用十分广泛。教材中并未专门介绍，一般是 在讲解氯碱工业时介绍阳离子交换膜的应用， 但在近年考试中涉及离子交换膜原理的考题 屡见不鲜．
变式练习1
一种以肼（N2H4）为燃料的电池装置如下图所示。该电 池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH作为电解质。 请写出负极发生的电极反应式__N2_H4_-_4e_-_+4_O_H-_=_N2_+_4H_2O___. 该燃料电池持续放电时，图中选__阴___离子交换膜。
ห้องสมุดไป่ตู้
变式练习2
将饱和食盐水换成KI及淀粉溶液制备KIO3（如下图所 示），通电发现右侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色 逐渐变浅。已知:3I2＋6OH－＝IO3－＋5I－＋3H2O。 (1)阴极电极反应式__2H_2_O+_2_e﹣_=_H_2↑__+2_O_H_﹣________________ 总反应方程式_______K_I+_3_H_2O____K_I_O_3+_3H_2_↑_____________。
巩固应用2
（2014·福建理综化学卷，T11）某原电池装置如右图 所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。下列说法正确 的是( D )
A．正极反应为AgCl ＋e－＝Ag ＋Cl－ B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减
（2)A为_阴__离子交换膜（填“阳”或“阴”)
交流与讨论2
（3）假如使用阳离子交换膜，会发生怎样的变化？
如果用阳离子交换膜代替阴离子 交换膜，右侧电极为阳极，电极 反应为：2I﹣﹣2e﹣=I2，左侧电 极为阴极，电极反应式为： 2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣，保证两 边溶液呈电中性，右侧多余K+通 过阳离子交换膜迁移至阴极，右 侧生成I2，左侧溶液中有KOH生 成，碘单质与KOH不能反应，总 反应相当于： 2KI+2H2O 电解 2KOH+I2+H2↑
2.（2014全国课标Ⅰ）次磷酸（H3PO2）是一种精细磷化工产
品，具有较强还原性。H3PO2可用电渗析法制备，“四室电渗析 法”工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子
通过）： ①写出阳极的电极反应式____2_H__2O_﹣__4_e_﹣_=_O_2_↑+_4_H_+________。 ②分析产品室可得到H3PO2的原因_阳__极__室_的__H_+_穿__过_阳__膜__扩_散__至__产__品_室__， _原_料__室__的__H_2P_O__2﹣_穿__过__阴_膜__扩__散_至__产__品_室__，__二_者__反__应_生__成__H_3_P_O_2__________。 ③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法” 中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室 之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有
课堂练习
2.（2015上海）氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、
氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜 法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。 完成下列填空： (1)写出电解饱和食盐水的离子方程式_2_C_l﹣_+_2_H_2_O_=通_=电_=2_O_H__﹣_+H_2_↑_+_C_l2↑ (2)离子交换膜的作用：防_止_阳__极_生__成__的_氯__气_与__阴_极__生_成__的_氢__氧_化__钠_反__应_而使
交流与讨论1
请同学们画出电解饱和NaCl溶液制取NaOH、H2和Cl2的 装置图，标出电极材料，写出电极反应式和总反应式。
思考1：用下面的装置制取NaOH、H2和Cl2, 此装置有何缺陷？如(收何集解除决外？）
Fe
C
饱和食盐水 阳离子交换膜
思考2：如右图所示， 在没有离子交换膜的情况 下，用惰性电极电解饱和 氯化钠溶液，可以制取环 保性消毒液，请写出电池 总反应式。