概述离子交换膜的发展及前景应用
离子交换膜在水处理中的应用技术分析
离子交换膜在水处理中的应用技术分析简介：水是人类生活中不可或缺的资源，而水的处理和净化对于保障人类的生活质量和环境的可持续发展至关重要。
离子交换膜作为一种重要的水处理技术，具有广泛的应用前景。
本文将对离子交换膜在水处理中的应用技术进行详细分析。
一、离子交换膜的原理和分类离子交换膜是一种具有特定结构的材料，其基本原理是通过选择性地允许特定离子通过膜的孔隙，从而实现水的处理和分离。
离子交换膜的分类包括阳离子交换膜和阴离子交换膜两大类。
阳离子交换膜可选择性地吸附和传递水中的阳离子，如钠、钾、铵等，而阴离子交换膜则选择性地吸附和传递水中的阴离子，如氯、硫酸根离子等。
离子交换膜不仅可以通过选择性地吸附离子来除去水中的有害物质，还可以通过选择性吸附和传递离子来实现水质改良和物质分离。
二、离子交换膜在水处理中的应用1. 去除重金属离子重金属离子对人类健康和生态环境造成严重的影响。
离子交换膜可以通过选择性地去除水中的重金属离子，如铅、汞、铬等。
根据离子交换膜的特性，可以选择性地吸附和传递这些重金属离子，并将其从水中分离出来。
这种技术具有高效、环保的特点，被广泛应用于废水处理和饮用水净化等领域。
2. 脱盐和去除无机离子离子交换膜在脱盐和去除无机离子方面也有重要的应用。
通过选择性地吸附和传递水中的无机盐离子，如钠离子、氯离子等，可以实现高效的脱盐和去除无机离子的目的。
这种技术被广泛应用于海水淡化、工业废水处理和大型生活污水处理等领域。
3. 浓缩和提纯离子交换膜还可以用于浓缩和提纯水中的溶质物质。
通过选择性地吸附和传递溶质物质，可以将水中的溶质物质浓缩到一定程度，并实现提纯的效果。
这在药物生产、化学工艺和环境监测等领域具有重要意义。
4. 电子行业中的应用离子交换膜还广泛应用于电子行业。
在电子元件的制造过程中，离子交换膜可以用于去除水中的离子和其他杂质，以保证电子元器件的质量和可靠性。
离子交换膜在电子行业中的应用为电子产业的发展做出了重要贡献。
电解用全氟离子交换膜-概述说明以及解释
电解用全氟离子交换膜-概述说明以及解释1.引言1.1 概述全氟离子交换膜是一种具有高度化学稳定性和热稳定性的薄膜材料，广泛应用于电解领域。
它由全氟化合物制成，具有优异的离子选择性和传质性能。
全氟离子交换膜的主要特点是具有较高的抗氧化性、耐腐蚀性和电导性能，能够在极端的环境条件下稳定运行。
电解是一种通过电解质的溶解来转化化学能为电能的过程。
在这个过程中，全氟离子交换膜发挥了重要作用。
它能够在不同的溶液之间起到隔离的作用，防止阳离子和阴离子的相互转移。
同时，全氟离子交换膜具有较高的离子传递效率和较低的内阻，使得电解过程更加高效和稳定。
全氟离子交换膜在电解领域有广泛的应用。
它被用于电解池中的阴极和阳极隔离，用于电解溶液的离子选择性传输，以及用于制备纯净的化学品等。
在电池和燃料电池领域，全氟离子交换膜可以作为离子传输介质，提高电池的性能和稳定性。
此外，在水处理、药物合成和化学工艺等领域，全氟离子交换膜也发挥着重要的作用。
电解技术在现代化工和能源领域有着重要的地位，而全氟离子交换膜则是电解技术的核心材料之一。
它的发展和应用推动了电解技术的提升和创新。
随着科学技术的不断进步，全氟离子交换膜在电解领域的应用前景将会更加广阔。
因此，深入研究全氟离子交换膜的性能和制备方法，对于推动电解技术的发展具有重要的意义。
综上所述，全氟离子交换膜作为电解领域的一种重要材料，具有独特的化学稳定性和离子传递性能。
它在电解领域的广泛应用和不断创新，为电解技术的发展带来了巨大的影响和意义。
随着科学技术的进步，全氟离子交换膜的前景将更加广阔，有望在能源、化工等领域发挥更重要的作用。
1.2文章结构文章结构部分:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要对本文要讨论的主题进行概述，介绍电解用全氟离子交换膜的基本情况，并阐明文章的研究目的。
正文部分主要包括两个方面的内容：全氟离子交换膜的定义和特点以及其在电解中的应用领域和优势。
在2.1节中，将详细介绍全氟离子交换膜的定义，包括其由全氟化合物制成、离子交换功能以及膜的结构和性能。
离子交换膜技术在氯碱行业的应用与发展
离子交换膜技术在氯碱行业的应用与发展摘要:氯碱工业是基本化工原料工业, 在国民经济中占有重要的地位, 其主要产品烧碱( NaOH) 、氯气和氢气广泛应用于国民经济各个部门。
我国从 20 世纪 80 年代中期引进离子膜法制碱技术, 并于 90 年代初由北京化工机械厂开始研制开发了具有专利技术的国产化离子膜电解槽, 填补了国内空白.到目前为止国产化离子膜电解槽在国内的装备能力已超过 100 万t/ a，但离子膜国产化一直处于研制试制阶段, 离子膜还依赖进口.离子膜烧碱以其节能、无污染、产品纯度高越来越得到广大用户的认可, 仅短短的 30 多年, 离子膜烧碱从无到有, 并有逐步取代其它方法制碱的趋势.关键词:离子膜电解槽 ;离子交换膜;复合膜;全氟羧酸 ;全氟磺酸1.离子交换膜法制碱的电解原理1.1电解原理如图 1 所示.离子交换膜为阳离子选择透过性膜, 现氯碱工业使用的均为氟纤维增强的全氟磺酸、全氟羧酸复合膜.复合膜主要由磺酸层、羧酸层和增强网布组成.1 .2 磺酸层的特点磺酸层的亲水性较好含水率较大, 远高于羧酸层.膜含水率高, 相应交换能量就大, 也就是导电性较好, 因磺酸层具有的特点, 所以在电解中靠近阳极侧.1 .3羧酸层的特点羧酸层与磺酸层相比亲水性差, 导电性能相应也差, 电阻较高, 但羧酸层选择性较好, 对OH -的排斥性能优异.因而, 羧酸层在电解中起阻挡作用靠近阴极侧, 阻挡OH -向阳极液渗透, 具有很高的阳离子选择渗透性 .在电解中电流效率的高低取决于该层, 由于羧酸层电阻高, 所以在复合膜的制造中要尽量减薄此层.2.离子膜的选择透过性在电解过程中NaCl 水溶液中的Na+离子在电场力的作用下向阴极迁移, 这时遇到阳膜, 于是首先与阳膜上的阳离子交换后, 然后迁移通过膜到阴极室.同时阳膜上固定负电荷, 将 Cl-和 OH -阴离子挡在阳极室, 这就是阳离子膜的选择透过性, 如图 2 所示.1.离子交换膜法制烧碱的优点离子交换膜法制烧碱与隔膜法制碱和汞法制碱相比具有直流电耗低、电流效率高、蒸汽消耗量小的特点, 3 种电解方法总能耗的比较见表碱液浓度 w/ 平均电流效率/传统的汞法、隔膜法始终解决不了铅、汞、石棉的污染, 而离子膜法制碱解决了污染问题, 整个离子膜电解装置实现了DCS 自动控制, 全系统密封无泄漏, 并设置电流、电压、压差、液体压力、气体压力等联锁, 保证了装置稳定、安全的运转.离子膜法采用的离子交换膜具有稳定的化学性能, 几乎无污染和毒害, 避免了其它方法有铅、汞、石棉的污染.阳极盐水系统循环使用, 氯气制成液氯或盐酸, 少量尾气经处理制成次氯产品出售, 整个系统的废气、废水量很少, 且很易达到排放标准.由于离子交换膜的特点, 保证产品质量的纯度,NaOH 中含盐 40 mg/ L 以下, 氯气纯度 99 以上, 氢气纯度 99.9 以上, 这些产品适用于精细化工和对产品品质要求高的行业.1.离子交换膜易出现的损伤分析离子交换膜是离子膜法制碱技术的关键, 国内正常使用膜的寿命可达2.5 ～ 3 年, 国外有使用膜的寿命达 4 ～ 5 年的纪录, 离子膜寿命终止的判定标准是膜的电流效率不低于 92 , 国内有的厂家膜的电流效率低于 92 仍在继续使用.这就要算综合帐, 膜的电流效率低, 吨碱的能耗增加, 增加的费用和更换膜的费用进行比较, 从而决定更换离子膜的最佳时间 .离子膜电解是一个系统工程, 哪一环存在问题都会直接或间接地对离子膜产生影响, 在日常使用中膜一般易出现以下损伤.膜上出现针孔离子膜出现针孔的原因有以下几个方面:1.阴、阳极表面由于加工精度不够出现毛刺, 对膜产生机械损伤, 产生针孔;2.阴、阳极流量和氯气、氢气压差不稳, 使膜在阴阳极之间振动, 对膜造成磨损, 产生针孔;1.膜本身制造时存在缺陷;2.阳极液pH 值低于 2 时离子膜阴极侧的羧酸层会质子化失去导电性能, 羧酸层质子化最终出现针孔.膜上起泡[如果阳极液浓度低于 170 g/ L, 那么随着Na +离子透过膜的水量将会迅速加大, 而靠近阳极的磺酸层比靠近阴极的羧酸层的亲水性强, 也就是磺酸层比羧酸层对水迁移的承载能力强, 这样多余的水就会滞留在羧酸层和磺酸层之间, 造成膜起泡, 长期在此状态下, 会造成整个膜的层间分离, 导致膜的性能下降.1.膜上出现皱纹、发黑、变质1.经常开停车, 温度变化不稳, 使膜经常处于膨胀和收缩状态, 造成物理松弛, 尤其槽温超过 90℃时气体产生量急剧加大, 膜会过度膨胀, 而使膜产生皱纹.1.1.离子膜发黄、发黑变质主要是由于电解液循环不充分, 在局部出现断流, 形成气室, 膜出现干膜现象, 导致膜发生化学变化所致.5.离子膜的技术改进和发展前景[5.1离子膜的技术改进随着氯碱工业的发展, 离子交换膜也在不断地改进.杜邦、旭化成、旭硝子3 家公司都在不断的开发新品种、新型号的离子膜, 各家在做如下的工作:1.1.1.进一步降低膜电阻, 从而降低槽电压.2.在电解恶劣的条件下, 保持离子膜的化学和物理稳定性.3.提高离子膜抗压和抗气液的冲击能力, 提高机械强度的同时保证膜的柔韧性, 以防止离子膜产生皱纹和破裂.1.1.1.改善磺酸层和羧酸层的结构及厚度, 提高电流效率.2.改善离子膜对各种杂质的敏感性, 提高抗杂质污染的能力.1.1.1.进一步延长膜的使用寿命.以适应当前低电耗、高电流密度、高浓度碱的要求, 不断降低膜的成本, 让利于用户是当前离子膜的发展方向.结束语我国从 20 世纪 70 年代中期就着手全氟磺酸树脂, 全氟羧酸树脂和膜技术的研究、开发, 到目前为止, 已研制成100 mm ×100 mm 及260 mm × 1 100 mm的全氟磺酸、羧酸增强复合膜, 但还处于中试阶段, 工业化还有相当的差距.离子膜烧碱总量已近 280 万 t/ a, 进口膜按 700 美元/ m2, 膜的寿命按2.5 年计算, 仅进口膜需外汇 2 110 万美元, 每年购膜外汇额度将增到 3 010 万美元左右, 这是相当可观的数字, 因此, 实现离子膜国产化, 在世界的氯碱行业占有一席之地, 是十分迫切和必要的事.参考文献：[1]李凭力,王世昌.海水淡化技术现状及各种淡化方法评述[J].化工进展,2015,22(10).[2]井文涌,刘文龙.正渗透技术在海水淡化中的应用[J].现代化工学出版社,2016:14.[3]高艳玲,吕炳南,赵立军.海水淡化技术评述与成本分析[J].工程与技术,2015(2):28。
2024年离子交换膜市场前景分析
2024年离子交换膜市场前景分析引言离子交换膜是一种具有高选择性和高效率的分离材料，它在水处理、能源产业、生物医药等领域得到了广泛应用。
随着环境保护和资源利用的重要性日益增强，离子交换膜市场前景愈发广阔。
本文将对离子交换膜市场的前景进行分析。
市场概述离子交换膜是一种能够选择性传递离子的高分子材料，通常是以聚合物为基本材料，通过离子交换作用脱除水中的离子杂质。
离子交换膜市场的主要应用领域包括水处理、电力工业、化工和生物医药等。
随着环境监管的加强和水资源的短缺，离子交换膜市场迎来了发展的良机。
市场驱动因素环境保护需求随着全球环境问题的加剧，水资源管理的重要性日益凸显。
离子交换膜作为一种能够有效去除水中离子杂质的分离材料，能够帮助保护水资源，满足环境保护需求，因此在水处理领域有着广阔的市场前景。
能源产业发展离子交换膜在能源产业中的应用也日益增多。
例如，在电力工业中，离子交换膜可以用于制备纯净的水，从而提高发电效率。
此外，离子交换膜还可以用于能源储存领域，例如燃料电池和超级电容器等。
随着可再生能源的发展和能源存储需求的增加，离子交换膜市场有望进一步扩大。
生物医药领域需求离子交换膜在生物医药领域的应用也非常广泛。
它可以用于制备纯净水、纯化药物、去除废水中的重金属离子等。
随着人们对医疗卫生和生活质量要求的提高，离子交换膜在生物医药领域的市场需求将会持续增长。
市场挑战与对策虽然离子交换膜市场前景广阔，但仍面临一些挑战。
高成本离子交换膜制备过程中的材料和工艺成本较高，导致离子交换膜产品价格较高。
为了降低成本，可以在材料和工艺方面进行创新，寻求更加经济高效的制备方法。
技术创新离子交换膜市场的发展需要不断的技术创新。
目前，离子交换膜的选择性和传递效率仍有待提高，同时还需研发更加耐久和稳定的离子交换膜产品。
加大技术创新力度，推动离子交换膜市场的发展。
市场竞争离子交换膜市场竞争激烈，市场上存在着众多的离子交换膜供应商。
mop_离子交换膜__解释说明以及概述
mop 离子交换膜解释说明以及概述1. 引言1.1 概述MOP离子交换膜是一种具有特殊结构的薄膜材料，它能在液体中选择性地吸附和释放离子。
这种膜的独特性使其在各个领域的应用得以广泛发展。
本文主要介绍MOP离子交换膜的定义、特性和用途。
1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、MOP离子交换膜解释说明、MOP离子交换膜概述、深入理解MOP离子交换膜技术以及结论与展望。
首先，在引言部分，我们将对文章做一个简要的概述，并介绍文章的整体结构。
接下来，我们将详细讨论MOP离子交换膜的定义、特性和用途。
然后，我们将对MOP离子交换膜在不同领域中的应用进行概述。
此外，我们还将深入探讨MOP离子交换膜技术方面的研究进展。
最后，在结论与展望部分，我们将总结全文，并提出未来该领域的发展方向。
1.3 目的本文旨在全面介绍MOP离子交换膜的相关知识，并深入理解其技术原理和应用领域。
通过对该薄膜材料的解释说明和概述，我们希望读者能够了解MOP离子交换膜的基本特性和制备方法，并具备深入研究该技术的基础知识。
此外，我们也将探讨当前研究中的一些关键问题，并为未来发展提出展望。
2. MOP离子交换膜解释说明:2.1 MOP离子交换膜的定义:MOP离子交换膜是一种通过将专业设计的多孔性材料进行活化处理和表面修饰，使其具有特殊的吸附和选择性传递作用的薄膜。
该膜基于离子固体纳米颗粒和高分子聚合物基质构成，广泛应用于水处理、能源、化学工业等领域。
2.2 MOP离子交换膜的特性和用途:MOP离子交换膜具有以下特性：- 高选择性：MOP离子交换膜能够通过调整其孔隙结构、材料组成和功能团修饰来实现对不同离子的高度选择性吸附和传递效果。
- 抗污染能力强：由于其凝胶结构，MOP离子交换膜具有优异的抗污染特性，能够有效防止杂质和微生物附着。
- 高通量：局部大孔道设计使得MOP离子交换膜在保持良好传质能力的同时，还具备较高流通速率。
- 长寿命：经过合理的材料选择和表面修饰处理，MOP离子交换膜能够具备较长的使用寿命。
新能源领域离子交换膜
新能源领域离子交换膜随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，新能源的开发和利用成为了当今世界的热门话题。
在新能源领域中，离子交换膜被广泛应用于燃料电池、电解水制氢、电池等领域，成为推动新能源技术发展的重要组成部分。
离子交换膜是一种能够选择性传递离子的薄膜材料。
它具有良好的离子选择性和传递性能，能够有效地将正负离子分离，并在电化学反应中传递离子。
在燃料电池中，离子交换膜起到了将氢离子和氧离子分离的作用，使得电池能够产生电能。
在电解水制氢中，离子交换膜则起到了将水分子中的氢离子和氧离子分离的作用，使得氢气能够被有效地制取出来。
在电池中，离子交换膜则起到了将正负离子分离的作用，使得电池能够产生电能。
离子交换膜的研发和应用对于新能源技术的发展具有重要意义。
首先，离子交换膜能够提高能源转化效率。
由于离子交换膜能够有效地将正负离子分离，并在电化学反应中传递离子，因此能够提高燃料电池、电解水制氢和电池等设备的能源转化效率，减少能源的浪费。
其次，离子交换膜能够减少环境污染。
由于离子交换膜能够有效地将正负离子分离，因此能够减少有害物质的排放，降低对环境的污染。
再次，离子交换膜能够提高设备的稳定性和寿命。
由于离子交换膜具有良好的离子选择性和传递性能，因此能够提高设备的稳定性和寿命，减少设备的维护和更换成本。
然而，离子交换膜在新能源领域中还存在一些挑战和问题。
首先，离子交换膜的制备成本较高。
由于离子交换膜的制备过程较为复杂，需要使用昂贵的原材料和设备，因此制备成本较高，限制了其在大规模应用中的推广。
其次，离子交换膜的稳定性和寿命有待提高。
由于离子交换膜在使用过程中容易受到腐蚀和老化的影响，因此其稳定性和寿命有待提高，以满足长期稳定运行的需求。
再次，离子交换膜的选择性和传递性能有待改进。
由于离子交换膜的选择性和传递性能对于设备的性能和效率具有重要影响，因此需要进一步改进和优化。
为了克服这些挑战和问题，需要加强离子交换膜的研发和应用。
合成新型离子交换膜在电解过程中的应用实践与效果分析
合成新型离子交换膜在电解过程中的应用实践与效果分析作为一种新型的膜技术，离子交换膜在电解过程中有着广泛的应用。
该膜可以通过选择性筛选离子来提高电解过程的效率和纯度。
在本文中，我们将介绍离子交换膜在电解过程中的应用实践，并分析其效果。
一、离子交换膜的基本原理离子交换膜是一种通过选择性筛选离子来实现过滤、分离和传递物质的膜。
这种膜通常由具有大量离子交换基团的高分子化合物制成。
它们可以分为两类：阴离子交换膜和阳离子交换膜。
这两种交换膜都可以用于电解过程中的离子筛选，以提高电解过程的效率和纯度。
在电解过程中，根据离子交换膜的选择性，低分子量的离子可以穿过膜，而高分子量的离子则不能。
这意味着只有特定的离子通过会进入解离质，而其他离子则会被阻挡。
这种方法可以用于多种电解过程，如酸碱中和、水处理和氯碱制造等。
二、离子交换膜的应用实践离子交换膜在电解过程中有很多应用实践，以下是其中的一些：1. 水处理在水处理中，离子交换膜通常用于分离出水中的某些成分。
例如，通过选择性吸附阴离子交换膜，可以从水中分离出钾、镁、氯等元素。
同样，在阳离子交换膜中，可以分离出钠、铁、硫酸盐等元素。
这种方法可以提高水的纯度，并减少对环境的影响。
2. 氯碱制造在氯碱制造中，离子交换膜通常用于分离出氯和钠离子。
这种方法被称为“离子分离法”，它是一种无废水排放的环保方法。
离子分离法能够生产出高质量和纯度的氢氧化钠、氯气和氢气等产品，这些产品可以用于制造化学品、医药品和其他工业领域。
3. 铀浸出在铀浸出中，离子交换膜可以用于从铀浸液中分离出铀。
在这种过程中，阳离子交换膜可以选择性地吸附铀，从而减少浸液中的铀浓度。
这种方法可以提高铀回收率、减少环境影响，使得铀的开采更加可持续。
三、离子交换膜的效果分析离子交换膜作为一种新型的膜技术，在电解过程中广泛应用，可以提供很多好处。
以下是离子交换膜在电解过程中的效果分析：1. 提高效率和质量利用离子交换膜的选择性，可以分离出特定的物质，提高电解过程的效率和质量。
离子交换膜的发展态势与应用展望
离子交换膜的发展态势与应用展望离子交换膜是一种重要的功能膜材料，通过其特殊的结构和性能，可以实现离子的选择性传输和分离，广泛应用于水处理、电力、化工、生物医药等领域。
随着科技的不断发展和需求的变化，离子交换膜的发展态势和应用展望也在不断演进和扩展。
离子交换膜最早出现在20世纪50年代，当时主要用于电解池和电解脱盐。
随着离子交换膜技术的不断研究和发展，其材料和性能得到了很大的改进。
目前，离子交换膜已广泛应用于电力行业，主要用于燃料电池、电解水制氢和锂离子电池等场合。
此外，离子交换膜在水处理、化工、生物医药等领域也有着广泛的应用。
在水处理领域，离子交换膜被广泛应用于纯水制备、废水处理和海水淡化等过程中。
通过离子交换膜的特殊结构和性能，可以有效去除水中的离子和杂质，提高水质的纯度。
特别是在海水淡化领域，离子交换膜可以实现高效的离子选择性过滤，降低了能耗和成本，为水资源的可持续利用提供了有力的支持。
在化工领域，离子交换膜广泛应用于离子交换、电渗析、浓缩与稀释等过程中。
通过离子交换膜的选择性吸附和传输作用，可以实现离子的分离和浓缩，提高化工产品的纯度和质量。
特别是在药物制备和生物制药过程中，离子交换膜有着广泛的应用。
离子交换膜可以将药物中的离子分离出来，减少对环境的污染和对人体的毒害，提高药物的纯度和治疗效果。
随着科技和社会的进步，离子交换膜的发展态势和应用展望也在不断变化。
首先，离子交换膜的材料和制备工艺将不断改进和提高。
传统的离子交换膜主要采用有机合成材料，存在稳定性差、寿命短的问题。
未来的离子交换膜可能采用无机材料和纳米材料，具有更高的稳定性和寿命。
其次，离子交换膜的性能和功能将不断扩展和提升。
未来的离子交换膜可能具有更好的选择性、更高的通量和更低的能耗，满足不同领域和不同需求的应用。
再次，离子交换膜的应用领域将不断扩大和深化。
随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，离子交换膜在水处理、能源利用和环境保护方面的应用将越来越重要。
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第４８卷第４期２０１９年４月应 用 化 工ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＶｏｌ．４８Ｎｏ．４Ａｐｒ．２０１９收稿日期：２０１８ １０ １７ 修改稿日期：２０１８ １１ １５基金项目：国家自然科学基金项目（２１４６６０１９）；甘肃省青年科技基金计划（１７ＪＲ５ＲＡ０８８）作者简介：关文学（１９９５－），男，甘肃白银人，在读硕士研究生，师从王三反教授，研究方向为离子交换膜制备及污水处理。
电话：１８２１５１４９０６７，Ｅ－ｍａｉｌ：１０３２８２７５９８＠ｑｑ．ｃｏｍ通讯联系人：王三反，男，教授，博士生导师，研究方向为重金属污染治理及回收利用。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｓｆ１６１２＠ｍａｉｌ．ｌｚｊｔｕ．ｃｎ概述离子交换膜的发展及前景应用关文学１，２，王三反１，２，李艳红１，２（１．兰州交通大学环境与市政工程学院，甘肃兰州 ７３００７０；２．寒旱地区水资源综合利用教育部工程研究中心，甘肃兰州 ７３００７０）摘 要：离子交换膜因其在节能、环保方面的巨大优势，已经发展为未来研究的主要方向。
离子交换膜的分类方法已经完善，但在制备方法、改性以及应用方面的研究一直是研究的重点方向，对阴离子交换膜、阳离子交换膜及其制备过程、表面改性和掺混改性过程的研究具有巨大经济价值，离子交换膜在水处理、电渗析和冶金方面的应用可以极大的节约能源，在环境保护方面也具有巨大应用前景。
关键词：离子交换膜；分类；制备；改性；应用；水处理中图分类号：ＴＱ０２８．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１９）０４－０８８８－０５ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅＧＵＡＮＷｅｎ ｘｕｅ１，２，ＷＡＮＧＳａｎ ｆａｎ１，２，ＬＩＹａｎ ｈｏｎｇ１，２（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＭｕｎｉｃｉｐａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；２．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｏｎＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎＣｏｌｄａｎｄＤｒｏｕｇｈｔＡｒｅａｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅｓｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍａｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｇｒｅａｔａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｂｕｔｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ，ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｈａｓａｌｗａｙｓｂｅｅｎｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｎｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅｓ，ｃａｔｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅｓａｎｄｔｈｅｉｒｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｂｌｅｎｄｉｎｇｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｈａｓｇｒｅａｔｅｃｏｎｏｍｉｃｖａｌｕｅ．Ｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅｓａｒｅｕｓｅｄｉｎｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｄｉａｌｙｓｉｓａｎｄｍｅｔａｌｌｕｒｇｙｃａｎｓａｖｅｅｎｅｒｇｙｇｒｅａｔｌｙ，ａｎｄｈａｓｇｒｅａｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｉｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅ；ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ 高分子材料的离子交换膜，因其优异的性能已在食品、化工、纺织、冶金、轻工等多个部门开始试用。
１９５０年，Ｉｏｎｉｃｓ公司开发的一种稳定、高选择性、低电阻的离子交换膜在电解中的应用。
标志着离子交换膜开始进入生产利用［１］。
我国离子交换膜的研制开始于１９６０年前后，主要研制用于苦咸水淡化方面的非均相膜［２］。
随后于７０年代初研制出了多种性能较为优良的离子交换膜，但实际投入应用的均相离子交换膜很少，仅有少部分应用于酸碱制备等领域的离子交换膜投入了使用［３］。
图１为离子交换膜相关过程及发展时间表［４］。
图１ 离子交换膜相关过程及发展时间表Ｆｉｇ．１ Ｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｃｈｅｄｕｌｅｏｆｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅ第４期关文学等：概述离子交换膜的发展及前景应用１ 离子交换膜的分类离子交换膜一般按照结构、活性基团以及材料性质三大类进行区分。
１．１ 按照膜结构来分按照膜结构，可分为异相、半均相和均相膜三类。
异相膜（又称非均相膜），由细粉末状的离子交换剂和粘合剂混合后，经密炼、开练等工序，轧成厚度０．３ｍｍ左右的薄膜，之后于薄膜两面按照实际应用所需压上目数不同的增强网布制成。
离子交换基团和粘结剂形成的化学结构不连续。
工艺简单，但膜电阻较大，选择性也较差［５］。
半均相膜成膜高分子材料中离子交换基团分布均匀，但非化学结合，故而其性能、结构介于非均相和均相膜之间［５］。
均相膜的制备方法一般为单体聚合后再实现功能化［６ ７］，或先功能基化后涂覆成膜［８ ９］。
离子活性基团和成膜材料发生化学联结。
这类膜电化学性能优异，物理性能良好，是离子交换膜研究的主要方向［５］。
１．２ 按照活性基团来分按照活性基团不同，可细分为阳离子交换膜（简称阳膜）、阴离子交换膜（简称阴膜）和特种膜三大类。
阳离子交换膜可以选择性透过阳离子而阻碍阴离子透过，阴离子交换膜正好相反［１０］。
离子交换膜因其不同的交换活性基团而具有不同的选择透过能力［１１ １３］。
阴阳离子活性基团均匀分布于一张膜表面形成双极性膜，即特种膜。
部分正负电荷并列存在于膜厚度方向，或者带正负电荷不同的两张膜贴合在一起组成。
目前，这类膜还处于研发阶段。
１．３ 按照材料性质分根据构成组分的不同，可将离子交换膜分为有机、无机离子交换膜两类。
使用高分子材料合成的即为有机膜，反之亦然。
目前最为普遍使用的磺酸型阳离子交换膜以及季胺型阴离子交换膜皆属于此类［５］。
但无机材料相较于有机材料，抗氧化能力强、热稳定性高、成本低廉。
２ 离子交换膜的制备与改性研究２．１ 离子交换膜的制备方法国内外针对离子交换膜的制备进行了大批钻研，针对不同功能的离子交换膜，研究出了不同的成膜方法。
２．１．１ 异相离子交换膜的制备 异相离子交换膜的制备，传统一般可分为［１４］：（１）流涎聚合法：于局部交联的聚合物溶液中均匀扩散离子交换树脂，流涎成膜后交联成膜。
（２）流涎法：利用流涎方法，将聚合物溶液和离子交换树脂混合后的溶液均匀分散于水平金属表面或玻璃表面，通过升温加热方式挥发溶剂最终成膜。
（３）熔融挤出法：通过加热或加入塑化剂的方法，使离子交换树脂和惰性聚合物的混合物成半流动状态，挤出成膜。
（４）热压法：将聚合物与离子交换树脂均匀混合成膜后，外加网布，热压成膜。
普通异相离子交换膜制备流程见图２。
树脂→干燥→过筛→磨粉→过筛→树脂粉配料→双辊混炼→拉片→加网热压→异相膜图２ 异相离子交换膜制备流程图Ｆｉｇ．２ Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ 异相离子交换膜由于仅仅依靠机械方法聚合离子交换树脂和粘结剂，机械性能、耐腐蚀性和抗氧化性能好，污染后清洗液较为方便［１５］。
但在实际使用过程中，树脂容易发生脱落而导致离子交换膜性能下降。
２．１．２ 半均相离子交换膜的制备 和异相离子交换膜的成膜过程类似，采用前期制备得到的离子交换树脂，按照异相膜成膜的方法制备。
由于充当溶剂作用的为粘结剂，使制得的前体溶液分散质均匀分散，且离子交换树脂与粘结剂形成相互缠绕结构而不易脱落，达到延长离子交换膜寿命的目的。
由于省去了磨粉工艺，避免了树脂的损失，简化了制膜工艺，降低了制膜成本。
以制备聚氯乙烯半均相膜为例，工艺流程见图３。
图３ 聚氯乙烯半均相膜制备流程图Ｆｉｇ．３ ＰｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗｃｈａｒｔｆｏｒｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＰＶＣｓｅｍｉｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｍｅｍｂｒａｎｅ９８８应用化工第４８卷２．１．３ 均相离子交换膜的制备 均相离子交换膜因其优异的电化学性能和运用前景，近年来受到国内外众多学者的研究与青睐。
针对均相离子交换膜的制备。
以制备聚乙烯 苯乙烯型均相阴、阳离子交换膜为例，目前主流研究的制备方法如下［２］：（１）含浸法：为了制备大尺寸均相离子交换膜，德国人最先提出了含浸法制备均相离子交换膜［２］。
具体操作为：二乙烯苯、苯乙烯在一定温度下，通过一段时间的浸入，和引发剂、聚乙烯薄膜热压聚合得到基膜。
通过接枝离子交换基团得到离子交换膜［１６ １７］。
（２）涂浆法：类似于含浸法都是先采用加压聚合的方式得到基膜，在基膜的基础上通过引入不同的功能交换基团而使所制得的离子交换膜针对不同的离子具有选择透过性。
在制备聚乙烯 苯乙烯型均相离子交换膜的过程中具体做法是：先于室温下按照比例调制浆液，即制备浆液过程。
后将浆液涂于网布，双面覆以聚酯薄膜完成涂浆过程。
第３步于热压机中以适当温度压力条件下完成热压聚合过程，冷却剥离既得基膜。
第４步基膜接枝交换基团制得所需离子交换膜。
日本涂浆法制得浆液为不均相体系，用弹性高分子材料代替聚氯乙烯后，可生成均相系浆液，且不需再加入增塑剂，组分简单且电化学性能优良，研究出了均相浆液涂浆法［２］。
（３）接枝法：传统接枝法是先以射线或紫外光等辐照源对基膜进行辐照，产生自由基，接枝共聚，制得基膜。
由于接枝共聚物支链上不饱和键的存在，可对其进行磺化或氯甲基化和季铵化制得具有不同选择透过性的离子交换膜。
除上述制备方法之外，流涎法和涂胶法也是均相离子交换膜的常用成膜方法。
流涎法制备和异相离子交换膜类似，涂胶法和涂浆法类似，这里不再一一介绍。
２．２ 离子交换膜的改性研究目前，离子交换膜应用需求广泛，种类繁多。
出于环境保护、节约成本等多方面因素的考虑，目前最为注重的几点性能是希望：离子选择性能高、较低的膜电阻、稳定的机械性能、较高的化学稳定性。
因此，针对目前已经相对成熟的制膜工艺，根据不同应用需求对膜进行相应改性成为研究热点［１７］。