离子交换膜及其应用

1 离子交换膜在电化学中的应用

浙江省桐庐中学高三化学备课组 吴方持

一.考试说明要求

1、了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。

2、了解常见化学电源的种类及工作原理。

3、理解金属发生电化学腐蚀的原因。了解金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。

二、课题设计的目的

电化学的内容是浙江历年高考重要考点之一，主要以选择题和电极反应式书写的形式出现，考查的内容有：电极名称、离子和电子即电流的移动方向、溶液酸碱性的变化、电极反应式及总反应式的书写、根据电极反应式进行计算、能量转化等方面，而最近出现在电解池或原电池中涉及到离子交换膜的应用，电解池与原电池进行综合考查等等。在一轮的复习中已经将重要的知识点进行了复习，但是没有形成知识系统，尤其把膜用到新型的装置就不会分析，因此，二轮复习抓住核心知识，找准合适载体，进行知识综合利用、思维能力的培养，为学生的迁移应用能力奠定基础，从而达到让学生“怎么想，怎么做，怎么答”的目的。

三、教学设计

课题 离子交换膜在电化学中的应用

教学目标 知识与技能 1、掌握原电池和电解池的工作原理，电极反应式的书写和电池总反应式的书写。

2、学会选择离子交换膜选择的一般方法，了解离子交换膜的应用。

过程与方法 1、通过实例分析原电池和电解池的工作原理，熟练书写电极反应和电池反应方程式。

2、通过交流讨论、变式分析进一步归纳出归纳总结出离子交换膜选择的一般方法，了解离子交换膜的应用。

情感态度与价值观 通过对以离子交换膜的理论分析和实验验证，感受化学原理在社会生活中的应用。

重难点 重点 电极反应式和电池总反应式的书写

难点 离子交换膜选择的一般方法总结

教学方法 以学生为主体的方法策略（多媒体、实验辅助）

板书设计 离子交换膜在电化学中的应用（略）

实用文档 离子交换膜的制备

离子交换膜中的主体组分是树脂相，根据需要还可加入粘结剂、增塑剂、着色剂、防老剂、抗氧化剂、脱膜剂等。按照离子交换膜的主体组分可以将其分为均相膜和异相膜。在均相膜的主体组分中，各成分以分子状态均匀分布，不存在相界面；而异相膜是通过粘结剂把粉状树脂制成片状膜，树脂与粘结剂等组分间存在相界面。为保证离子交换膜的强度和尺寸稳定性，一般还需要网布作为增强材料。

一、异相膜的制备

异相膜是把粉状树脂与粘结剂混合后制成的片状膜。粘结剂可以采用热塑性的线性聚烯烃及其衍生物，也可以采用聚氯乙烯、聚过氯乙烯、聚乙烯醇等可溶于溶剂的聚合物，还可以采用天然或合成橡胶。根据粘结剂的性能，异相膜的制备方法有以下几种：

1. 延压和模压法成膜

将粉状离子交换树脂和粘结剂及其它辅料混合后通过延压和模压方式成膜。表7-1是典型的异相膜配方。

表7-1 异相膜配方

原料名称 阳膜配料 % 阴膜配料 %

聚乙烯

阳离子交换树脂粉 21

73.7

0 23

0

70 实用文档 阴离子交换树脂粉

聚异丁烯

硬脂酸钙

酞青蓝 4.2

1.1

5.8

1.2

0.1

表7-1中的聚乙烯是粘合剂，树脂粉是膜的基体，聚异丁烯起粘合、增柔作用，赋予膜弹性，硬脂酸钙为脱模剂和稳定剂，酞菁蓝是染料，使阴膜带上天蓝色，以区别于阳膜的本色。还可以根据使用要求，适当添加防老剂、抗氧化剂等成分。

异相膜制备的工艺流程如下：

树脂—→干燥—→过筛—→磨粉—→过筛—→树脂粉

配料—→双辊混炼—→拉片—→加网热压—→异相膜

将聚乙烯放人双辊混炼机中，在110—120℃下混炼，塑化完全后，加入聚异丁烯进行机械接枝。混合均匀后加入硬脂酸钙，然后加进树脂粉，反复混炼均匀。将其在延压机上拉成所需厚度的膜片。再将两张尼龙网分别覆盖在膜片的上下，送入热压机中，于10.0-15.0 MPa压力下热压约45min，即成实用的异相膜。

离子交换膜及其在水处理中的应用

作者：高教成

来源：《科技资讯》 2014年第31期

高教成

(湖南城市学院计财处 湖南益阳 413000)

摘 要:离子交换膜是离子交换树脂成膜状形成的。该文介绍了离子交换膜的组成和分类，叙述了离子交换膜用于水处理中的电渗析、扩散渗析和Donnan(唐南)渗析过程，同时详细概述了这3种渗析过程的常见应用方面。电渗析过程需要有直流电场，而扩散渗析和Donnan渗析过程不需要有直流电场。电渗析过程常用于分离、浓缩溶液以及浓缩制盐，扩散渗析过程常用于酸和碱的回收，Donnan渗析过程用于水溶性污染物离子的分离去除，以及水中微量重金属浓度的检测分析。

关键词:离子交换膜 水处理 渗析

中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)11(a)-0044-01

近年来，随着水污染的日益加剧，膜分离技术在水处理中应用越来越广泛。离子交换膜分离作为膜分离技术的一种，其是在离子交换膜两侧离子浓度差推动力的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，分离水中离子的过程。

离子交换膜分离技术的核心是离子交换膜。我国对离子交换膜的研究工作开始于1958年，当时是将离子交换树脂碾磨成粉以后，加工成离子交换膜。1966年以后，我国对离子交换膜的研发进入了快速发展阶段，各类离子交换膜相继的研发并投入生产。离子交换膜有3个组成部分，包括骨架、固定基团和固定基团上的移动离子，其实际上就是离子交换树脂成膜状形成的。

1 离子交换膜的分类

按照所带电荷基团种类的不同，可将离子交换膜分为阴膜和阳膜。阴膜是膜内含有带正电的碱性基团，其不允许阳离子透过，而选择性透过阴离子。阳膜是膜内含有带负电的酸性基团，其选择性透过的离子正好与阴膜相反。

按照固定基团与骨架结合方式的不同，又可将离子交换膜分为均相、异相和半均相膜。均相膜是膜内固定基团与骨架之间以化学键的方式结合，异相膜是膜内固定基团与骨架之间以物理的方式结合，半均相膜是膜内固定基团与骨架之间一部分以化学键的方式结合，另一部分以物理的方式结合。

离子交换膜在电化学中的应用

浙江省桐庐中学高三化学备课组 吴方持

一.考试说明要求

1、了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。

2、了解常见化学电源的种类及工作原理。

3、理解金属发生电化学腐蚀的原因。了解金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。

二、课题设计的目的

电化学的内容是浙江历年高考重要考点之一，主要以选择题和电极反应式书写的形式出现，考查的内容有：电极名称、离子和电子即电流的移动方向、溶液酸碱性的变化、电极反应式及总反应式的书写、根据电极反应式进行计算、能量转化等方面，而最近出现在电解池或原电池中涉及到离子交换膜的应用，电解池与原电池进行综合考查等等。在一轮的复习中已经将重要的知识点进行了复习，但是没有形成知识系统，尤其把膜用到新型的装置就不会分析，因此，二轮复习抓住核心知识，找准合适载体，进行知识综合利用、思维能力的培养，为学生的迁移应用能力奠定基础，从而达到让学生“怎么想，怎么做，怎么答”的目的。

三、教学设计

课题 离子交换膜在电化学中的应用

教学目标 知识与技能 1、掌握原电池和电解池的工作原理，电极反应式的书写和电池总反应式的书写。

2、学会选择离子交换膜选择的一般方法，了解离子交换膜的应用。

过程与方法 1、通过实例分析原电池和电解池的工作原理，熟练书写电极反应和电池反应方程式。

2、通过交流讨论、变式分析进一步归纳出归纳总结出离子交换膜选择的一般方法，了解离子交换膜的应用。

情感态度与价值观 通过对以离子交换膜的理论分析和实验验证，感受化学原理在社会生活中的应用。

重难点 重点 电极反应式和电池总反应式的书写

难点 离子交换膜选择的一般方法总结

教学方法 以学生为主体的方法策略（多媒体、实验辅助）

板书设计 离子交换膜在电化学中的应用（略）