雙極膜電滲析的原理及應(yīng)用

2023年12月29日 15:02:45人氣：2344來源：浙江藍(lán)極膜技術(shù)有限公司

　　雙極膜電滲析是一種離子交換復(fù)合膜 , 它通常由陽離子交換層 (N 型膜) 、界面親水層 ( 催化層) 和陰離子交換層 ( P 型膜) 復(fù)合而成 , 是真正意義上的反應(yīng)膜。在直流電場(chǎng)作用下 , 雙極膜可將水離解 ,在膜兩側(cè)分別得到氫離子和氫氧根離子。利用這一特點(diǎn) , 將雙極膜與其他陰陽離子交換膜組合成的雙極膜電滲析系統(tǒng) , 能夠在不引入新組分的情況下將水溶液中的鹽轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的酸和堿 , 這種方法稱為雙極膜電滲析法。雙極膜電滲析法不僅用于制備酸和堿 , 若將其與單極膜巧妙地組合起來 , 能實(shí)現(xiàn)多種功能并可用于多個(gè)領(lǐng)域。

　　雙極膜是一種新型離子交換復(fù)合膜，它通常由陽離子交換層(N型膜)和陰離子交換層(P型膜)復(fù)合而成，由于陰、陽膜的復(fù)合，給這種膜的傳質(zhì)性能帶來了很多新的特性。

　　如同P-N結(jié)的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了許多新型半導(dǎo)體器件的發(fā)明一樣，用帶有不同電荷密度、不同厚度和性能的膜材料在不同的復(fù)合條件下可制成不同性能和用途的雙極膜，其應(yīng)用最基本的原理是，雙極膜界面層的水分子在反向加壓時(shí)發(fā)生離解(又稱雙極膜水解離)，即將水分解成氫離子和氫氧根離子。

　　由于雙極膜是由陰、陽離子交換層復(fù)合而成，因此雙極膜一層帶正電(陰離子交換層)，另一層帶負(fù)電(陽離子交換層)。由于這種電荷的不對(duì)稱性，用雙極膜代替前述的電滲析的陰、陽膜組成雙極膜電滲析時(shí)，其行為與電場(chǎng)的方向有關(guān)。

　　雙極膜電滲析是在上述的水解離和普通電滲析原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是以雙極膜代替普通電滲析的部分陰、陽膜或者在普通電滲析的陰、陽膜之間加上雙極膜構(gòu)成的。雙極膜電滲析的基本應(yīng)用是從鹽溶液(MX)中制備相應(yīng)的酸(HX)和堿(MOH)。料液進(jìn)入三室電滲析膜堆，在直流電場(chǎng)的作用下，鹽的陰離子(X-)通過陰離子交換膜進(jìn)入酸室，并與雙極膜離解的氫離子生成酸(HX);而鹽的陽離子(M+)通過陽離子交換膜進(jìn)入堿室，與雙極膜離解的氫氧根離子形成堿(MOH)：

　　MX+H2O→HX+MOH

　　與普通電滲析相比，雙極膜電滲析有更多的組合方式，并可根據(jù)不同的對(duì)象進(jìn)行選擇。利用雙極膜生成酸或堿的原理，使電滲析具有很多的應(yīng)用，如有機(jī)酸的生產(chǎn)、酸性氣體的脫除、食品和化工中的清潔生產(chǎn)和分離等，因此這一技術(shù)對(duì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有非同尋常的意義。

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