Question

氯碱工业中离子交换膜的作用是什么？

Answer 1

离子交换膜具有选择透过性。它只让Na
+
带着少量水分子透过，其它离子难以透过。电解时从电解槽的下部往阳极室注入经过严格精制的
NaCl溶液，往阴极室注入水。在阳极室中Cl
-
放电，生成
C1
2
，从电解槽顶部放出，同时
Na
+
带着少量水分子透过阳离子交换膜流向阴极室。在阴极室中
H
+
放电，生成
H
2
，也从电解槽顶部放出。但是剩余的
OH
-
由于受阳离子交换膜的阻隔，不能移向阳极室，这样就在阴极室里逐渐富集，形成了
NaOH溶液。随着电解的进行，不断往阳极室里注入精制食盐水，以补充NaCl的消耗；不断往阴极室里注入水，以补充水的消耗和调节产品NaOH的浓度。所得的碱液从阴极室上部导出。因为阳离子交换膜能阻止Cl
-
通过，所以阴极室生成的
NaOH溶液中含NaCl杂质很少。用这种方法制得的产品比用隔膜法电解生产的产品浓度大，纯度高，而且能耗也低，所以它是目前最先进的生产氯碱的工艺。

Answer 2

阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许na+通过，而cl-、oh-和气体则不能通过。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na护揣篙废蕻肚戈莎恭极oh溶液作用生成naclo而影响烧碱的质量。
cl-比oh-更易失去电子，在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子放出。
阳极反应：2cl-－2e-=cl2↑（氧化反应）
h+比na+容易得到电子，因而h+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子，并结合成氢分子从阴极放出。
阴极反应：2h+＋2e-＝h2↑（还原反应）
总反应
2nacl+2h2o=2naoh+cl2+h2
工业上利用这一反应原理，制取烧碱、氯气和氢气。
在上面的电解饱和食盐水的实验中，电解产物之间能够发生化学反应，如naoh溶液和cl2能反应生成naclo、h2和cl2混合遇火能发生爆炸。在工业生产中，要避免这几种产物混合，常使反应在特殊的电解槽中进行。