双极膜电渗析的理论研究进展与应用
海南双极膜电渗析
海南双极膜电渗析海南双极膜电渗析是一种利用膜分离技术进行物质分离的方法。
它是在电场作用下，通过膜的选择性渗透作用，将溶液中的离子或分子分离出来的一种方法。
双极膜电渗析技术在海南地区得到了广泛应用，并在水处理、海水淡化、废水处理、生物医药等领域取得了显著的效果。
双极膜电渗析技术的原理是基于膜的渗透性和电场的作用。
膜是由一层或多层选择性渗透性材料组成的，可以选择性地让溶质通过，而阻止其他组分通过。
在电场作用下，正负极电解液分别注入到两侧的电解槽中，形成电场。
当电解液中的离子或分子进入膜孔时，根据其电荷性质和大小，会受到电场力的作用，使其向相应的极板迁移。
通过调整电场强度和膜孔大小，可以实现对不同离子或分子的分离。
海南双极膜电渗析技术具有许多优点。
首先，它可以高效地分离多种离子或分子，具有很好的选择性。
其次，该技术操作简便，设备成本低，能耗小。
另外，该技术对处理水质的适应性强，可以处理高浓度的溶液，适用于不同的应用场景。
此外，双极膜电渗析还可以实现连续操作，提高了处理效率。
在海南地区，双极膜电渗析技术在水处理领域得到了广泛应用。
海南是一个海岛省份，水资源相对紧缺。
海水淡化成为解决供水问题的重要途径之一。
双极膜电渗析技术可以有效地去除海水中的盐分，使其变为可以使用的淡水。
此外，海南还有许多海水养殖场和海洋化工厂，产生大量的含盐废水。
通过双极膜电渗析技术处理这些废水，可以回收水资源和有价值的溶质，同时减少对环境的污染。
除了水处理领域，双极膜电渗析技术在生物医药领域也有应用。
例如，在药物制剂过程中，通过双极膜电渗析技术可以实现对药物溶液的浓缩和纯化，提高药物的纯度和产量。
此外，在生物分离和纯化过程中，双极膜电渗析技术也可以起到重要的作用。
海南双极膜电渗析技术是一种高效、经济、环保的物质分离方法。
在水处理、海水淡化、废水处理和生物医药等领域具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和创新，相信双极膜电渗析技术在海南地区将会发挥更大的作用，为当地的可持续发展做出更大的贡献。
珠海双极膜电渗析
珠海双极膜电渗析1. 介绍珠海双极膜电渗析是一种高效的离子分离技术，通过使用特殊设计的双极膜，将溶液中的离子按照其电荷和大小进行分离。
该技术在环境保护、化工、制药等领域具有广泛的应用前景。
2. 原理珠海双极膜电渗析基于电渗析原理，利用电场作用将带电粒子（离子）从一侧向另一侧迁移。
其关键部分是双极膜，该膜由阳离子交换层和阴离子交换层组成，能够选择性地传递带正电荷或负电荷的离子。
在珠海双极膜电渗析中，通过施加外加电压，在膜内产生正负两个极化区域。
正极化区域吸引负离子向前移动，而负极化区域吸引正离子向前移动。
这样就实现了对溶液中带正、负电荷的离子进行有效分离。
3. 工艺流程珠海双极膜电渗析的工艺流程如下：1.原料准备：将需要进行分离的溶液准备好，确保其浓度适宜。
2.膜堆组装：将双极膜按照设计要求堆叠在一起，并且保证阳离子交换层和阴离子交换层正确对应。
3.施加电压：将膜堆两端连接到电源上，施加适当的电压。
4.离子分离：在施加电压的作用下，溶液中的带正、负电荷的离子被分离传递到阳离子交换层和阴离子交换层。
5.收集产物：从阳离子交换层和阴离子交换层收集分离出来的纯净溶液。
4. 应用领域珠海双极膜电渗析技术在多个领域具有广泛的应用前景：4.1 环境保护珠海双极膜电渗析可以用于处理含有重金属、有机物等污染物质的废水。
通过该技术，可以高效地将废水中的离子进行分离，达到水质净化的目的。
该技术还可以应用于海水淡化过程中，将海水中的盐分去除，提供大量可用水资源。
4.2 化工在化工领域，珠海双极膜电渗析可以用于溶液的分离和纯化。
在有机合成过程中，通过该技术可以将反应产物与副产物进行有效地分离，提高产品纯度和收率。
该技术还可以用于酸碱溶液、电镀液等的回收和再利用。
4.3 制药在制药领域，珠海双极膜电渗析可用于药物的纯化和浓缩。
通过该技术，可以将药物与杂质进行有效地分离，并且保留药物的活性成分。
该技术还可以应用于生物制品、蛋白质等高值产品的提纯过程。
海南双极膜电渗析
海南双极膜电渗析海南双极膜电渗析是一种新型的膜分离技术，广泛应用于海南的水资源处理和海水淡化领域。
本文将介绍海南双极膜电渗析的原理、应用和优势等方面的内容。
一、原理海南双极膜电渗析是利用膜的选择性通透性和电场作用原理来实现溶液中离子的分离和浓缩。
它通过在两侧施加电场，使带电的离子迁移至相应的极板上，从而实现溶质的分离和富集。
在这个过程中，膜扮演着关键的角色，起到选择性通透的作用。
二、应用海南双极膜电渗析在海南的水资源处理和海水淡化领域有着广泛的应用。
首先，它可以用于处理含盐污水，将其中的有害离子去除，使水质得到改善。
其次，它可以应用于海水淡化过程中，将海水中的盐分去除，得到可供人们使用的淡水资源。
此外，海南双极膜电渗析还可以用于工业废水处理、电力工业中的溶液浓缩等领域。
三、优势相比传统的分离技术，海南双极膜电渗析具有以下优势。
首先，它具有高效率和高选择性，可以实现对溶质的精确控制。
其次，该技术可以实现连续操作，节约能源和成本。
此外，它还具有操作简便、设备占地面积小、无污染排放等特点，对环境友好。
四、发展前景海南双极膜电渗析作为一种新型的膜分离技术，具有广阔的发展前景。
随着海南水资源的日益紧张，水处理和海水淡化技术的需求将不断增加。
海南双极膜电渗析作为一种高效、环保的水处理技术，将会得到更广泛的应用和推广。
同时，随着技术的不断进步和创新，海南双极膜电渗析在效率、稳定性和成本等方面将会有更大的突破。
海南双极膜电渗析是一种具有潜力的膜分离技术，它在海南的水资源处理和海水淡化领域有着广泛的应用前景。
通过深入研究和不断创新，相信海南双极膜电渗析将为海南的水资源保护和可持续发展做出重要贡献。
双极膜电渗析法制备偏钨酸铵溶液的研究
双极膜电渗析法制备偏钨酸铵溶液的研究双极膜电渗析法制备偏钨酸铵溶液的研究偏钨酸铵是一种常见的无机化合物，具有广泛的应用领域，包括催化剂、电池材料、金属表面处理剂等。
但是，传统的化学合成方法存在着一些不足之处，如反应条件苛刻、产品纯度低等。
因此，寻求一种有效的制备方法是十分必要的。
近年来，双极膜电渗析法因其高效、环保、低成本等优点，成为了制备偏钨酸铵溶液的一种重要方法。
本文将着重探讨双极膜电渗析法制备偏钨酸铵溶液的研究进展。
1. 双极膜电渗析法的原理双极膜电渗析法是一种利用双极膜的溶液分离原理，通过外加电场将离子分离、移动及浓缩的方法。
它由中间储罐、阳离子膜、阴离子膜和极板四部分组成。
在外加电场的作用下，阳离子和阴离子从中间储罐分别进入不同的腔室，通过阴离子膜和阳离子膜中的离子交换，使其中的偏钨酸根离子向阴离子膜一侧浓缩，而铵离子向阳离子膜一侧浓缩，最终得到偏钨酸铵溶液。
2. 双极膜电渗析法制备偏钨酸铵溶液的研究现状近年来，许多学者采用双极膜电渗析法制备偏钨酸铵溶液进行了研究。
其中，焦晓云等（2015）在实验室中进行了双极膜电渗析制备偏钨酸铵溶液的实验研究。
结果表明，以0.8 M Na2WO4为起始溶液，pH值为5.0、温度为30°C、电场密度为4 mA/cm2的工艺条件下，可以获得高质量的偏钨酸铵溶液，半硫酸铵用量分别为1.2倍和1.8倍时，产品的离子选择性都较好，且均可以达到99%以上。
该研究证实了双极膜电渗析法在偏钨酸铵溶液制备中的高效和可行性。
3. 双极膜电渗析法制备偏钨酸铵溶液的优势相比传统的化学合成法，双极膜电渗析法有着很多优势。
首先，该方法无需使用有机溶剂或有毒的还原剂等物质，减少了环境污染和化学危险品的使用；其次，制备周期短，反应灵敏度高，具有反应控制精度高、重现性好等特点；再次，该方法能够提高偏钨酸铵的纯度和产率，得到了更优质的产品。
4. 双极膜电渗析法制备偏钨酸铵溶液的研究展望尽管双极膜电渗析法已经成为偏钨酸铵溶液制备的有效方法，但仍然需要进一步探索和研究。
双极膜电渗析可以应用于多个领域
双极膜电渗析可以应用于多个领域双极膜电渗析（Bipolar membrane electrodialysis，BMED）是一种新型的离子分别技术，它利用双极膜将水分子电解成氢离子和氢氧离子，从而实现溶液中离子的分别。
由于该技术具有良好的环保性、高效性以及经济性，因此在很多领域都得到了广泛的应用。
下面将认真介绍该技术在不同领域中的应用。
1. 废水处理领域废水处理是双极膜电渗析技术最紧要的应用领域之一、BMED技术可以有效地除去难以处理的有机物、重金属离子、异色污染物等，使废水达到国家排放标准。
值得一提的是，这种技术处理废水的效率高、成本低，具有紧要的市场应用前景。
双极膜电渗析技术的工作原理是利用电渗析和电解过程的耦合，其核心是由两个反相电场分界的双极膜，在它的上下两侧形成了两个电位的不同区域。
水分子在膜的正面上电解出氢离子，而在膜的反面上电解出氢氧离子，从而达到离子分别的效果。
由此可见，在废水处理领域中，该技术可用于各类离子的分别，包括难以处理的有机物、重金属离子、异色污染物等。
2. 发酵技术领域发酵工艺是现代生物技术中的一项紧要技术，它是利用微生物在特定条件下催化有机物转化成有用物质的过程。
BMED技术可以用于发酵废水和发酵液的离子分别，对于提高发酵利用率和产品纯度有侧紧要的作用。
发酵废水的紧要特点是含有大量的氨氮、有机物和少量的无机盐，其中氨氮和有机物是紧要的难点。
经过BMED技术处理后，可以通过离子分别获得含有大量氨氮和少量有机物的氮肥，同时将含有有机物较少的废水进一步处理，带动了环保型肥料的进展。
3. 电化学合成和分析领域电化学合成是一种绿色、环保的合成技术，在化学合成、生物化学等领域有着广泛的应用。
BMED技术与电化学合成技术相结合，可以用于有机合成、催化剂制备等方面。
同时，该技术还可以用于电化学分析，精准分别和测量目标离子种类。
通过BMED技术在电化学应用中的发挥，有效地提高了产品合成的选择性、活性和纯度，加速了分析和检测的过程，提升了分析和检测的精度和效率。
双极膜电渗析原理
双极膜电渗析原理1. 介绍双极膜电渗析是一种通过电场作用将离子从溶液中分离的技术。
它利用了膜的选择性通透性和电场的作用，实现了对溶液中离子的有效分离和浓缩。
本文将详细介绍双极膜电渗析的原理、应用和优势。
2. 原理2.1 双极膜的结构双极膜由两层离子选择性膜和中间的隔离层组成。
离子选择性膜是一种半透膜，可以选择性地允许特定离子通过，而阻止其他离子的通过。
隔离层主要用于防止阳极和阴极之间的直接接触。
2.2 电场的作用当外加电场通过双极膜时，溶液中的离子会受到电场力的作用，向相应的极移动。
阳离子会向阴极移动，而阴离子则会向阳极移动。
这样，离子在膜中的传输就被实现了。
2.3 渗析效应双极膜电渗析的核心是渗析效应。
当离子在膜中移动时，由于离子的尺寸和电荷的不同，它们的迁移速率也不同。
这样，在膜中就会形成离子的浓度梯度，从而实现了离子的分离和浓缩。
3.1 水处理双极膜电渗析在水处理领域得到了广泛应用。
通过双极膜电渗析技术，可以高效地去除水中的离子污染物，如重金属离子、无机盐等。
同时，这种技术还可以实现水中离子的浓缩和回收，提高水资源的利用率。
3.2 医药工业在医药工业中，双极膜电渗析被用于药物的纯化和浓缩。
通过控制电场的强度和方向，可以实现对药物中离子的选择性分离和提纯。
这不仅提高了药物的纯度，还减少了生产成本。
3.3 环境保护双极膜电渗析在环境保护方面也有重要应用。
例如，在废水处理中，可以利用双极膜电渗析技术去除废水中的有害离子，减少对环境的污染。
此外，该技术还可以用于处理酸性废水、重金属废水等特殊废水。
4. 优势4.1 高效性双极膜电渗析技术具有高效分离和浓缩离子的能力。
通过调节电场的强度和方向，可以实现对不同离子的选择性分离，提高了分离效果。
4.2 温和性相比传统的分离技术，双极膜电渗析具有温和的操作条件。
不需要高温、高压等条件，减少了能源消耗和设备成本。
4.3 环保性双极膜电渗析技术是一种绿色环保的分离技术。
双极膜电渗析技术在新能源领域的应用研究进展
双极膜电渗析技术在新能源领域的应用研究进展摘要：双极膜电渗析技术（BMED）集成了双极膜和电渗析技术，充分利用了双极膜界面水解离速度快的性能，通过将双极膜与阴、阳单极模适当组合，实现不同的分离功能。
与传统工艺相比，BMED具有高效节能、环境友好、资源化利用率高等优点。
本文介绍了BMED的技术原理和设备构型，并对其在新能源领域的应用研究进展进行了综述，对BMED技术的未来研究与发展进行了展望。
关键词：双极膜；电渗析；酸碱；碳捕获；新能源近十年来，双极膜电渗析技术（Bipolar Membrane Electrodialysis, BMED）的理论和应用研究获得快速发展，双极膜材料及制备技术不断取得新的进步，应用领域已从化工领域的脱盐和酸碱制备拓展到环保领域的废水和废气处理及资源化利用。
近年来，BMED在化学储能、水电解制氢和太阳能利用等新能源领域也表现良好的应用潜力。
上世纪90年代中期，以美国为代表的西方国家就已开展了BMED的工业化应用，而目前国内还多停留在实验研究和小规模应用阶段。
因此，加强BMED的理论和应用研究，对于推动其在新能源利用领域的应用具有重大意义。
1. BMED的技术原理和设备构型1.1 BMED的技术原理双极膜（Bipolar Membrane，BPM）是一种新型的离子交换膜，通常由阴离子选择性层（AEL）、阳离子选择性层（CEL）和中间界面层（催化层）等3部分复合而成[1]。
当BPM两端施加反向电压时，阴、阳离子选择性层中的离子将分别通过阴、阳层向主体溶液迁移，由于固定电荷基团的静电排斥，溶液中同离子渗透进入离子交换层被阻止，于是在BPM中间界面层出现了一个狭窄区域，该区域的电场强度高达108V/m[2]，此时该区域中的H2O分子快速解离生成H+和OH-[3]，并通过膜层迁移到主体溶液之中，消耗的水分子通过扩散作用由膜外溶液向中间界面层补充，双极膜水解离的速率为常规水解离速率的5×107倍。
双极膜电渗析技术的研究进展
双极膜电渗析技术的研究进展电渗析（ED），作为膜分别中进展较早的分别技术，是在电场作用下，以电势差为驱动力，利用离子交换膜对料液进行分别和提纯的一种高效、环保的分别过程。
1956年，V. J. Frilette发觉在电渗析膜面上形成的钙镁垢是由膜面上的水解离造成的，从而首次提出利用双极膜（BPM）促进膜中水解离现象的想法。
随着膜分别技术和膜材料的进展，消失了由阴阳离子交换层和中间界面催化层复合而成的双极膜材料。
其与传统电渗析结合构成的双极膜电渗析（BMED）技术在近年来得到了快速进展，成为了ED工业进展的新增长点。
BMED是由BPM、阴离子交换膜（AEM）、阳离子交换膜（CEM）等基本单元根据肯定的排列方式组合而成的。
在电场作用下，双极膜中的H2O快速解离为H+和OH-，将盐溶液转化为酸和碱。
近年来，BMED多用于清洁生产、资源回收利用、污染零排放中，同时作为新兴的绿色技术，BMED与其他化工技术正朝着集成化的方向进展。
本文从BMED的基本工作原理动身，回顾BMED技术的进展过程，并总结其近年来在酸碱生产、资源分别和污染掌握等方面的讨论和应用进展，最终依据目前双极膜应用中存在的问题探讨其讨论的重点和将来进展的方向。
01 双极膜电渗析1.1 BMED的工作原理BMED运行时，在电场作用下离子进行定向迁移，当双极膜中的离子都迁向主体溶液时，中间层的水会解离产生H+和OH-对电流进行负载。
然而双极膜中发生的水解离现象不同于通常的水解离，讨论者们对其解离的过程机理开展了大量的理论讨论，但限于过程的简单性，目前还没有达成统一的结论。
依据水在双极膜中间层解离过程的不同，主要提出3种解释水解离机制的物理模型，见图 1。
SWE模型认为，在电场作用下，双极膜中间层（阴阳离子尖锐结合区）会因离子迁移而消失薄的无离子区域，认为水解离发生于此。
H2O 的解离跟弱电解质在高压条件下的解离过程相同，H+和OH-的产生速率为H2O的解离速率，解离常数与电压成正相关；在SWE模型的基础上，为了解膜上荷电基团对水解离的影响，进一步提出化学反应模型（CHR），该模型认为由膜基质中的羧酸基、叔胺基和膜内的金属离子等影响水解离速率的现象可知，膜上固定基团通过质子化反应进行水解离产生H+和OH-，且解离更易发生在AEM侧；为解释双极膜中间层较大的能量消耗，提出中和层模型（NL），结果发觉，双极膜的AEM、CEM界面处存在中和层区域，水解离发生在电荷区和电荷与中和层区域的界面处。
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1
++ + +++
阳极
Na+ 阳膜
+ 2
ClNa+
ClNa+
阴膜 浓缩室
直线电源 -
3 Na+ Cl-
阳膜
4 Cl-
Na+ Na+
Cl阴膜
淡化室 浓缩室
5-
Cl- -
阴极
图 1 电渗析工作原理示意图
主 要 过
பைடு நூலகம்
阴膜
渗析室
阳膜
程
Cl‐(H2O) (H2O)Na+
反离子迁移
次 要
(H2O)Na+
+
过 程
(H2O) Cl‐
几种电渗析技术： （1）倒极电渗析(EDR) 倒极电渗析就是根据ED原理 ,每隔一定时间(一般为 15～20 min) ,正负电极极性相互倒换，能自动清洗离子交 换膜和电极表面形成的污垢，以确保离子交换膜工作效率的 长期稳定及淡水的水质水量。在20世纪80年代后期，倒极电 渗析器的使用，大大提高了电渗析操作电流和水回收率,延 长了运行周期。EDR在废水处理方面尤其有独到之处，其浓 水循环、水回收率最高可达95 %。 （2）液膜电渗析(EDLM) 液膜电渗析是用具有相同功能的液态膜代替固态离子 交换膜[4]，其实验模型就是用半透玻璃纸将液膜溶液包制成 薄层状的隔板，然后装入电渗析器中运行。利用萃取剂作液 膜电渗析的液态膜，可能为浓缩和提取贵金属、重金属、稀 有金属等找到高效的分离方法，因为寻找对某种形式离子具 有特殊选择性的膜与提高电渗析的提取效率有关。提高电渗 析的分离效率，直接与液膜结合起来是很有发展前途的。例 如,固体离子交换膜对铂族金属(锇、钌等)的盐溶液进行电 渗析时，会在膜上形成金属氧化物沉淀，这将引起膜的过早 损耗，并破坏整个工艺过程，应用液膜则无此弊端。 （3）填充床电渗析(EDI) 填充床电渗析( EDI)是将电渗析与离子交换法结合起 来的一种新型水处理方法，它的最大特点是利用水解离产生 的H+和OH-自动再生填充在电渗析器淡水室中的混床离子交 换树脂，从而实现了持续深度脱盐。它集中了电渗析和离子 交换法的优点，提高了极限电流密度和电流效率。1983年 Kedem.o.及其同事们提出了填充混合离子交换树脂电渗析 过程除去离子的思想[5]，1987年,Mlillpore公司推出了这一 产品[6]。填充床电渗析技术具有高度先进性和实用性，在电 子、医药、能源等领域具有广阔的应用前景，可望成为纯水
非 主 要 NaCl+H2O 过 程
H2O OH‐ H+
Cl‐(H2O)
同名离子迁移
Na+(H2O) 渗析
‐
渗透
渗漏 极化
图2 电渗析工作时发生的各种过程
郑淑英：双极膜电渗析的理论研究进展与应用
163
2 电渗析技术的发展 电渗析(eletrodialysis ,简称 ED)技术[2 ]是膜分离技
术的一种，它将阴、阳离子交换膜交替排列于正负电极之间, 并用特制的隔板将其隔开,组成除盐(淡化)和浓缩两个系统, 在直流电场作用下，以电位差为动力，利用离子交换膜的选 择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的浓 缩、淡化、精制和提纯。但直到 1950 年 Juda[3 ]首次试制成 功了具有高选择性的离子交换膜后,电渗析技术才进入了实 用阶段，其中经历了三大革新:(1)具有选择性离子交换膜的 应用；(2)设计出多隔室电渗析组件；(3)采用频繁倒极操作 模式。现在离子交换膜各方面的性能及电渗析装置结构等不 断革新和改进，电渗析技术进入了一个新的发展阶段,其应 用前景也更加广阔。
摘 要：从理论和应用研究两方面较为全面地综述了双极膜电渗析技术在近些年的发展，阐述了双极 膜中水解离、水迁移、离子迁移以及双极膜电渗析过程等理论研究。介绍了它在饮用水及纯水的制备、 食品工业和化学工业及其他领域中的应用。双极膜电渗析技术在优化传统工艺过程和新的工业过程中 发挥独到的作用，它的出现改变了传统工艺分离和制备过程，为解决环境化工，生物，海洋化工等领 域中的技术难题注入新的生机和活力。同时为解决人类面临的环境，资源，能源的问题提供了有效手 段。 关键词：双极膜；电渗析；水解离；应用
电渗析是在直流电场作用下，溶液中的离子选择性地通 过离子交换膜的过程。主要用于溶液中电解质的分离。
电渗析过程除我们希望的反离子迁移外，还可能发生如 图 2 所示的其它迁移过程：
（1）同名离子迁移 同名离子指与膜的固定活性基所带电荷相同的离子。根 据唐南（Donnan）平衡理论，离子交换膜的选择透过性不可 能达到 100％，再加上膜外溶液浓度过高的影响，在阳膜中 也会进入个别阴离子，阴膜中也会进入个别阳离子，从而发
用电渗析法将苦咸水或海水淡化，脱盐成本与含盐量 有密切关系。有人认为电渗析法淡化成本与处理水的含盐量 的0.6 次幂成正比。电渗析脱盐的最佳浓度范围是几百至几 mg.L-1 ，苦咸水大多在此范围，而海水含盐量则是苦咸水的 10～20倍。含盐量为几百mg.L-1的原水制取纯水，一般采用 离子交换法。若盐水浓度太高，则适合用电渗析法做离子交 换的前处理。先脱除原水中的大部分盐分，减轻离子交换的 负担，延长其使用周期，在制取高纯水时把两者结合起来使 用，往往会产生很好的技术效果和经济效果。电渗析技术还 广泛应用于浓缩海水制盐。日本国内的制盐基本上都是用电 渗析法,此方法与传统盐田法制盐相比有许多优点，如占地 面积小，投资少，不受外界环境影响,易于实现自动化。我 国在西南地区采用电渗析法将盐泉卤水制盐，使NaCl 的含 量稳定提高到120 g.L-1 ，与原来采用的单纯熬盐法相比， 产量增加而成本降低。 3.2 化学工业的应用
目前，双极膜电渗析技术在优化传统工艺过程和新的工 业过程中发挥独到的作用，它的出现改变了传统工艺分离和 制备过程，为解决环境化工，生物，海洋化工等领域中的技 术难题带入新的生机和活力。同时为解决人类面临的环境， 资源，能源的问题提供了有效手段。近 15 年来，电渗析在 水的脱盐淡化，制盐等领域增长率保持在 15%左右，其中以 水的脱盐规模最大，其次是超纯水的制备。这些领域都已经 成熟，且市场容量接近饱和，所以发展新的应用领域非常必 要。目前国外已经把研究和开发的重点转移到水解离技术和 水压渗技术上，水解离技术成为目前市场增长率最快的生长 点，所以以双极膜为基础的水解离技术已成为电渗析技术目 前研究和应用的首要目标。 1 双极膜电渗析理论研究
电 渗 析 的 研 究 始 于 上 世 纪 初 的 德 国 。 1952 年 美 国 [1]Ionics 公司制成了世界上第一台电渗析装置，用于苦咸水 淡化。至今苦咸水淡化仍是电渗析最主要的应用领域。在锅 炉进水的制备、电镀工业废水的处理、乳清脱盐和果汁脱酸 等领域，电渗析都达到了工业规模。另外，在上世纪 50 年 代末，由日本开发的海水浓缩制食盐的应用，虽仅限于日本 和科威特等国，但也是电渗析的一大市场。目前，电渗析以 其能量消耗低，装置设计与系统应用灵活，操作维修方便， 工艺过程洁净、无污染，原水回收率高，装置使用寿命长等 明显优势而被越来越广泛地用于食品、医药、化工及城市废 水处理等领域。
2011 年 第 10 期
化学工程与装备
2011 年 10 月
郑淑英Ch：em双ic极al膜E电ng渗in析ee的ri理ng论&研E究qu进ip展me与nt应用
161
双极膜电渗析的理论研究进展与应用
郑淑英
（宁德师范学院化学与环境科学系，福建 宁德 352100） 郑淑英：双极膜电渗析的理论研究进展与应用
双极膜理论近年得到了国内外学者的广泛关注, 原因 有以下几个方面: 生物技术的发展导致许多生物荷电膜的
出现, 这些膜所表现出来的特性,生物理论本身不能解释, 需要双极膜有关模型来解释；双极膜的工业化应用促进了它 的理论研究；阴离子交换膜在使用中因吸附杂质而表现出双 极膜的特性, 目前的双极膜模型大都根据 Nernst Planck 方程或非平衡热力学导出盐离子和 H+ 和 OH- 的传导方程。 1.1 电渗析的工作原理
利用电渗析法可以对无机酸、碱和盐进行提纯。例如, 将粗制的NaOH通入阳极室，Na + 进入阴极室，与阴极电解产 生的OH-结合，生成纯的NaOH。金属元素的分离也可以运用 电渗析法，如可以采用电渗析与配位化学结合的方法分离金 属离子，也可以利用离子迁移速度的不同来进行分离，但此 方面研究还处于试验阶段。现在电渗析法还开始研究用于高 分子聚合物(如右旋糖酐铁等)的络合液的脱盐浓缩处理，此 方法相对于传统的醇沉法更为经济节能，且操作安全简便。 在电渗析法中用双极性膜和阳膜还可以实现NaHSO3 向Na2SO3 转化[8]，转化成的Na2SO3可以重新用于烟道气中SO2 的吸收， 又变成NaHSO3。利用此技术不仅可以清除废气中的SO2同时为 回收利用提供了一种方法，是解决电厂、冶金厂等大量气体 排放引起环境污染的有效途径之一。
162
郑淑英：双极膜电渗析的理论研究进展与应用
生同名离子迁移。 （2）电解质的浓差扩散
也称为渗析，指电解质离子透过膜的现象。由于膜两侧 溶液浓度不同，受浓度差的推动作用，电解质由浓水室向淡 水室扩散，其扩散速度随两室浓度差的提高而增加。
（3）水的渗透
淡水室的水，由于渗透压的作用向浓缩室渗透，渗透量 随浓度差的提高而增加。
电渗析是在直流电场作用下，溶液中的带电离子选择性 地通过离子交换膜的过程。主要用于溶液中电解质的分离。 图 1 是电渗析工作原理示意图。
流程说明：在淡化室中通入含盐水，接上电源，溶液中 带正电荷的阳离子，在电场的作用下，向阴极方向移动到阳 膜，受到膜上带负电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过 膜，进入右侧的浓缩室。带负电荷的阴离子，向阳极方向移 动到阴膜，受到膜上带正电荷的基团的异性相吸引的作用而 穿过膜，进入左侧的浓缩室。淡化室盐水中的氯化钠被不断 除去，得到淡水，氯化钠在浓缩室中浓集。 1.2 电渗析迁移过程