双极膜电渗析的组装方式及其功用
摘 要 双极膜和单极膜的巧妙配合,可用于多种分离过程,如化工、生物、海洋化工等领域,并大大地改变了这些领域的面貌. 本文对于双极膜水解离过程相关的一系列应用中,电渗析器的组装方式进行了较全面的规划和论述,并对这些构型的优劣进行了评价.
关键词 双极膜 电渗析 组装方式
双极膜是一种新型离子交换复合膜,它通常由阳离子交换层(N 型膜) 和阴离子交换层(P 型层) 复合而成,在国外已商品化,并形成了多个关于双极膜制备方面的专利[1～5 ] . 由于阴、阳膜层的复合,给双极膜的传质性能带来了很多新的特性,正如半导体由于P —N 结的发现,导致了许多新型半导体器件的发明,同样用荷有不同电荷密度、厚度和性能的膜材料在不同的复合条件下,可制成不同性能和用途的双极膜[6 ,7 ] :比如用于1 、2 价离子分离膜,防结垢膜,抗污染膜,H+ 分离膜,低压反渗透脱硬膜,水解离膜等. 尤其是以双极膜技术为基础的水解离领域已成为电渗析工业中新的增长点,也是目前增长最快和潜力最大的领域之一,因为利用双极膜进行水解离,比直接电解水要经济得多[8 ] ,据理论计算,制备1 mol/ L 25 ℃的酸和碱,双极膜的理论电势只有0. 83 V ,而电解需2. 1 V ;直接电解水每个电解池需一对电极,而双极膜水解离几十对膜组合只需一对电极,因此器件更加紧凑,而且由于无氧化还原反应放出H2 、O2 气体,对电极也不存在腐蚀现象. 双极膜水解离不仅用于制备酸和碱,若将其与单极膜巧妙地组合起来,能实现多种功用,可用于多个领域并有望改变这些领域的面貌.
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