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关于离子交换膜的性质与作用

更新时间:2023-09-14    点击次数:405

离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因为一般在应用时主要是利用它的离子选择透过性,所以也称为离子选择透过性膜。一般以-NH3+-NR2H+或者-PR3+等阳离子作为活性交换基团,并且在阴极产生OH-作为载流子,经过阴离子交换膜的选择透过性作用移动到阳极。

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  阴离子交换膜具有非常广泛的应用,它是分离装置、提纯装置以及电化学组件中的重要组成部分,在氯碱工业、水处理工业、重金属回收、湿法冶金以及电化学工业等领域都起到举足轻重的作用。

  在新型电能转换装置中使用的阴离子交换膜不仅起着隔离氧化剂和还原剂的作用,而且还具有离子传导作用。所以阴离子交换膜需要具有较高的离子选择透过性以及电导率,同时还应该具有良好的力学强度、柔韧性能,具有较低的膜电阻以及较强的化学稳定性。

  离子交换膜的作用

1、离子交换膜可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。电渗析装置(见图)的淡化程度可达一次蒸馏水纯度。

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  2、离子交换膜也可应用于甘油、聚乙二醇的除盐,分离各种离子与放射性元素、同位素,分级分离氨基酸等。此外,在有机和无机化合物的纯化、原子能工业中放射性废液的处理与核燃料的制备,以及燃料电池隔膜与离子选择性电极中,也都采用离子交换膜。

  3、离子交换膜在膜技术领域中占有重要的地位,它对仿生膜研究也将起重要作用。

  离子交换膜的性质

  离子交换膜的膜电阻和选择透过性是膜的电化学性能的重要指标。

  阳离子在阳膜中透过性次序为: Li+>Na+>NH4+>K+>Rb+>Cs+>Ag+> Tl+>UO卂>Mg2+>Zn2+>Co2+>Cd2+> Ni2+>Ca2+>Sr2+>Pb2+>Ba2+

  阴离子在阴膜中透过性次序为: F->CH3COO->HCOO->Cl->SCN->Br->CrO娸>NO婣>I->(COO)卆(草酸根)>SO娸,膜电阻是与离子在膜中的淌度有关的一个数值,根据不同测定和计算方法可分成体积电阻和表面电阻。

  水在膜中的渗透率就是离子在透过膜时带过去的水量。实用上水渗透率是膜的一个性能,其值愈大,在电渗析时水损失愈大,通常疏水性高分子材料膜中水渗透率远低于亲水性高分子材料膜。


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