Question

陽(yáng)離子交換膜能在直流電場(chǎng)的作用下選擇性地透過(guò)電解液中的陽(yáng)離子使向陰極遷移，陰離子交換膜則能在直流電場(chǎng)的作用下選擇性地透過(guò)電解液中的陰離子使向陽(yáng)極遷移。同時(shí)在電解槽（稱為“電滲析器”）中使用合適型號(hào)的這兩種膜（簡(jiǎn)稱“陽(yáng)膜”和“陰膜”），可以在直流電場(chǎng)的作用下進(jìn)行海水的電滲析脫鹽而使海水淡化。
海水中主要離子的含量平均值如下：
Cl^－18 980 mg·L^-1，Na⁺：10 560 mg·L^-1，：2 560 mg·L^-1，Mg²⁺：1 272 mg·L^-1，Ca²⁺：400 mg·L^-1，K⁺：380 mg·L^-1，HCO₃^－：142 mg·L^-1
海水在電滲析器中部分變成淡水的原理，示意圖如圖2-21所示電滲析器中由許多對(duì)陽(yáng)、陰膜圍成的許多“隔室”的寬度都很窄。脫鹽時(shí)，各隔室相間流動(dòng)著“淡水”和“濃水”；在流動(dòng)著“極水”的以石墨為電極材料的兩極發(fā)生電解反應(yīng)。根據(jù)需要，可將幾臺(tái)電滲析器串聯(lián)使用。圖中標(biāo)寫的離子符號(hào)，提供思考其在電場(chǎng)中的遷移方向。

圖2-21
回答下列問(wèn)題：
（1）分別寫出海水在電滲析器中脫鹽時(shí)所得主要陽(yáng)極產(chǎn)物和主要陰極產(chǎn)物的化學(xué)式。用以石棉布為隔膜的一般的惰性陽(yáng)極電解槽來(lái)電解海水，能用以生產(chǎn)H₂嗎？為什么？
（2）致力于發(fā)展電滲析法、反滲透法等海水淡化新技術(shù)的直接社會(huì)效益是什么？
（3）已成功地聯(lián)合應(yīng)用海水淡化新技術(shù)和一般的離子交換樹脂凈水法，由海水制得純水。又知海洋水能源（海洋水能發(fā)電）有其巨大的開發(fā)前景。你認(rèn)為應(yīng)怎樣綜合開發(fā)海洋能源，促成人類進(jìn)入氫能時(shí)代？

Answer 1

（1）Cl₂、H₂ 因?yàn)殛帢O發(fā)生的反應(yīng)可以得到H₂ 可以 （2）制氯氣、氫氣和高濃度的燒堿，同時(shí)得到淡水及高濃度鹵水。
（3）思路提示：太陽(yáng)能發(fā)電，電滲析電解得氯堿類產(chǎn)品及淡水，鹵水的進(jìn)一步開發(fā)利用。

（1）陽(yáng)極：2Cl^--2e^-====Cl₂↑；陰極：2H⁺+ 2e^-====H₂↑。因?yàn)槁葰饪梢院蜔龎A反應(yīng)，所以不能用于制氯氣，但制氫氣沒有什么問(wèn)題。
（2）從以上原理看，至少可以得到電解產(chǎn)物氯氣、氫氣和高濃度的燒堿，同時(shí)得到淡水及可用于進(jìn)一步利用的濃縮海水。