高中化学知识疑难点讲解——电化学热点问题：离子交换膜的应用

1.海水淡化

我国拥有较长的海岸线，在淡水资源日益紧 张的今天，浩瀚的海洋是巨大的水资源宝库。如 图6所示,在电场中利用膜技术淡化海水，该方法 称为电渗析法。 本文来自化学自习室！

如何判断图中膜a、膜b的类型呢？可根据 通电时Na^＋、Cl^－总体的迁移方向，结合浓缩或淡化的含义进行判断，如图1所示，对浓缩室而言， Na^＋、Cl^－都只进不出，故膜a应允许Na^＋通过，是 阳离子交换膜，膜b应允许Cl^－通过，是阴离子交 换膜。

2.膜法电解硫酸钠溶液，生产硫酸和氢氧化钠.

用惰性电极电解硫酸钠溶液，从电极反应式可看出：电解过程中阳极OH^－放电，产生H^＋，阴 极H^＋放电，产生OH^－，实质上就是电解水。既然 电解过程中有H^＋和OH^－生成，如果用离子交换 膜将两极隔离出来，就能生产硫酸和氢氧化钠 (如图8所示）。

那么，图8中的离子交换膜类型是否一样呢？ 从电极反应式和产物可进行判断——阳极区应允许SO₄^2－通过，是阴离子交换膜，阴极区应允许Na^＋通过，是阳离子交换膜。该装置既能产出满 足脱硫工艺要求的氢氧化钠，又可获得较高浓度 的硫酸,且节能降耗效果明显。

3.离子交换膜法电解提纯

如铝和氢氧化钾都是 重要的工业产品。工业品氢氧化钾的溶液中含有 某些含氧酸盐杂质，可用离子交换膜法电解提纯。 电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图9所示。

①该电解槽的阳极反应式是_____ ；

②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，其 主要原因是 （填序号）；

A. 阳极区的OH^－移向阴极所致

B. 阴极产生的金属钾与水反应生成了大量OH^－

C.阴极由H₂O电离出的H^＋放电生成H₂ ，水电离平衡移动使OH^－浓度增大

③除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口 __(填写“A”或“B”）导出。

(答案:①4OH^－－4e^-==2H₂O ＋ O₂ ② C ③ B )

实际上，离子交换膜的应用还有许多，如应用在有机电化学工业，制备L-半胱氨酸、葡萄糖 酸、乙醛酸等有机酸，利用膜的独特性能氧化或还原制备无机或有机试剂，废水、废酸等的净化处理和回收，产品的提纯与精制，如柠檬酸、酒类等。