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第四章 电极材料和膜材料 4.5 多孔性隔膜 多数电化学反应器都使用隔膜，以分隔阳极和阴极区间，避免两极产物的混合，防止在电极表面或溶液中发生副反应和次级反应，一致影响产物纯度、收率和电流效率，甚至发生危及安全的事故。 为了发挥隔膜的作用，对于隔膜材料提出以下基本要求： （1）可分隔两极产物，但能允许离子（或特定离子）通过，即使电化学反应器中电荷传递的过程经过隔膜顺利进行，具有良好的导电性能和透过率。 （2）具有稳定的化学性质及机械性能，可经受隔膜两侧介质的化学腐蚀作用及机械作用，保持稳定的尺寸，使用寿命长。 （3）容易安装、维护、更换。 用于工业电解的多孔性隔膜包括由石棉（包括石棉纸、石棉布、石棉纤维吸附膜）、陶瓷（包括素烧陶瓷、刚玉、石英、氧化铝等）、有机合成材料（包括有机塑料如：聚四氟乙烯塑料隔膜、聚氯乙烯软质塑料隔膜、聚烯烃树脂微孔隔膜、橡胶、纤维）制成的各种多孔板状或管状隔膜。 第四章 电极材料和膜材料 4.5 离子交换膜 离子交换膜是一种具有离子选择透过型的高分子功能膜，也称离子选择性透过膜。它广泛应用于工业电解，如氯碱工业、水电解、有机电合成，水处理、电渗析以及化学电源（燃料电池）等领域。 第四章 电极材料和膜材料 二、离子交换膜的分类 按膜体结构分类 (1) 非均相离子交换膜 （2）均相离子交换膜 按交换基团分类 第四章 电极材料和膜材料 3.按用途分类 离子交换膜的用途甚多，按用途可分为： （1）电解用膜 （2）电渗析用膜 （3）扩散渗透膜 三、离子交换膜的性能 离子交换膜的性能主要包括化学性能、机械物理性能和电化学性能（膜的导电性能、膜的选择透过性） 四、氯碱工业用离子交换膜 氯碱工业对离子交换膜的要求 （1）高的化学稳定性（2）高的离子选择性（3）足够的机械强度和尺寸稳定性 （4）较低的膜电阻 氯碱工业使用的离子交换膜系全氟离子交换膜，它是以四氟乙烯和六氟环氧丙烷为原料所制成的共聚物。 第四章 电极材料和膜材料 几种离子交换膜特点 第四章 电极材料和膜材料 五、电渗析用离子交换膜 电渗析是以电位差为动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离过程。 电渗析膜主要有：聚乙烯异相膜、聚氯乙烯半均相膜、聚砜型均相膜、聚偏氟乙烯均相膜、聚苯醚均相膜、聚乙烯含浸阳膜等。 3.2 两种典型结构的电化学反应器 二、压滤机式或板框式电化学反应器 3.3 结构特殊的电化学反应器 薄膜反应器或涓流塔反应器、毛细间隙反应器、旋转电极反应器、泵吸式电化学反应器、固定床电化学反应器、流化床电化学反应器、叠层（夹层）电化学反应器、零极距电化学反应器、SPE电化学反应器、带有湍流促进器的电化学反应器 3.3 结构特殊的电化学反应器 一、毛细间隙和薄膜反应器 3.3 结构特殊的电化学反应器 二、旋转电极反应器及泵吸式反应器 工业电解中使用的电极分为两种，一种是圆柱形旋转电极，另一种是由旋转电极构成的“泵吸电解槽”。 3.3 结构特殊的电化学反应器 三、三维电极反应器 在电化学工程中，可将使用三维电极的填充床（固定床）反应器、移动床和流化床反应器统称为三维电极反应器。 3.3 结构特殊的电化学反应器 三、三维电极反应器 3.4 电化学反应器的工作特性 一、简单的间歇反应 为转化率 为反应物初始浓度 为经反应时间t后浓度 传质系数 为比电极面积 简单间歇式反应器工作在非稳态下，其反应物及产物浓度均随时间变化。实际生产中，间歇式电化学反应器可有一些变型，如电解液周期地加入，而产物有时也可连续放出，以防止再度溶解或在反应器中发生堵塞、电极短路等问题。 3.4 电化学反应器的工作特性 二、柱塞流反应器 当电解液以稳定的流量进出电化学反应器时，达到稳态后，其入口浓度c(in)和出口浓度c(out) ，将与时间无关，如图3-18图。柱塞流反应器和间歇反应器，只要停留时间等于反应时间，则具有相同的转化率。 为传质系数 为电极面积 为停留时间 3.4 电化学反应器的工作特性 三、连续搅拌箱式反应器 这类反应器的主要特点是反应物在反应器出口的浓度与反应器内的浓度是相同的，这是理想的返混的结果。因此极限电流和传质不随时间和空间变化。与柱塞流反应器的 θA 比较，对于给定的S、Q、km值，在连续搅拌器中进行的电化学反应，其转化率较低。为提高转化率对反应器建立再循环回路。 3.4 电化学反应器的工作特性 四、间歇再循环