離子交換膜
時(shí)間：2015-11-13
離子交換膜是具有離子交換性能的、由高分子材料制成的薄膜(也有無(wú)機(jī)離子交換股，但其使用尚不普通)。它與離子交換樹脂相似，都是在高分子骨架上連接一個(gè)活性基團(tuán)，但作用機(jī)理和方式、效果都有不同之處。當(dāng)前市場(chǎng)上離子交換膜種類繁多，也沒(méi)有統(tǒng)一的分類方法。
離子交換膜的作用
1、離子交換膜可裝配成電滲析器而用于苦咸水的淡化和鹽溶液的濃縮。電滲析裝置(見(jiàn)圖)的淡化程度可達(dá)一次蒸餾水純度。 2、離子交換膜也可應(yīng)用于甘油、聚乙二醇的除鹽，分離各種離子與放射性元素、同位素，分級(jí)分離氨基酸等。此外，在有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物的純化、原子能工業(yè)中放射性廢液的處理與核燃料的制備，以及燃料電池隔膜與離子選擇性電極中，也都采用離子交換膜。 3、離子交換膜在膜技術(shù)領(lǐng)域中占有重要的地位，它對(duì)仿生膜研究也將起重要作用。
離子交換膜原理
離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號(hào)離子進(jìn)行交換。按交換基團(tuán)性質(zhì)的不同，離子交換樹脂可分為陽(yáng)離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。 陽(yáng)離子交換樹脂大都含有磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基團(tuán)，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽(yáng)離子進(jìn)行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經(jīng)磺化處理得到強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂，其結(jié)構(gòu)式可簡(jiǎn)單表示為R—SO3H，式中R代表樹脂母體，其交換原理為2R—SO3H+Ca2+ (R—SO3)2Ca+2H+ 這也是硬水軟化的原理。陰離子交換樹脂含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亞胺基(—NH2)等堿性基團(tuán)。它們?cè)谒心苌蒓H-離子，可與各種陰離子起交換作用，其交換原理為R—N(CH3)3OH+Cl- R—N(CH3)3Cl+OH- 由于離子交換作用是可逆的，因此用過(guò)的離子交換樹脂一般用適當(dāng)濃度的無(wú)機(jī)酸或堿進(jìn)行洗滌，可恢復(fù)到原狀態(tài)而重復(fù)使用，這一過(guò)程稱為再生。陽(yáng)離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗;陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理，進(jìn)行再生。
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