技術優享丨什么是雙極膜電滲析？

雙極膜是一種新型的離子交換復合膜 , 它通常由陽離子交換層 (N 型膜) 、界面親水層 ( 催化層) 和陰離子交換層 ( P 型膜) 復合而成 , 是真正意義上的反應膜。在直流電場作用下 , 雙極膜可將水離解 ,在膜兩側分別得到氫離子和氫氧根離子。利用這一特點 , 將雙極膜與其他陰陽離子交換膜組合成的雙極膜電滲析系統 , 能夠在不引入新組分的情況下將水溶液中的鹽轉化為對應的酸和堿 , 這種方法稱為雙極膜電滲析法。雙極膜電滲析法不僅用于制備酸和堿 , 若將其與單極膜巧妙地組合起來 , 能實現多種功能并可用于多個領域。

有關雙極膜的研究報道自 20 世紀 50 年代中期就出現了 , 其發展過程可劃分為三個階段 : 第一階段 20 世紀 50 年代中期至 80 年代初期 , 這是雙極膜發展十分緩慢的時期 , 雙極膜僅是由兩片陰陽離子交換膜直接壓制 , 性能很差 , 水分解電壓比理論壓降高幾十倍 , 應用研究還處在以水解離為基礎的實驗室階段 ; 第二階段從 20 世紀 80 年代初至 90年代初 , 由于雙極膜制備技術的改進 , 成功地研制了單片型雙極膜 , 其性能大大提高 , 已經在制酸堿和脫硫技術中得到了成功應用 , 這一階段出現了商品雙極膜。從 20 世紀 90 年代初至今 , 是雙極膜迅速發展的時期 , 隨著對雙極膜工作過程機理的深入研究 , 從膜結構、膜材料和制備過程上進行了重大改進 , 使雙極膜的性能有了較大提高 , 其中主要是對陰膜和陽膜接觸界面的改進 , 從最初簡單的"壓層型"或"涂層型"結構到 20 世紀 80 年代初開始出現的"單片型"結構 , 隨后又出現帶有中間"催化層"的復雜結構 , 大大降低了膜電壓。雙極膜電滲析技術在優化傳統工業過程和新的工業過程中發揮了獨到的作用。它的出現改變了傳統工業分離和制備過程 , 為解決環境、化工、生物、海洋化工等領域中的技術難題帶入新的生機和活力 , 同時為解決人類面臨的環境、資源、能源等問題提供了有效手段。因此 , 開展對雙極膜電滲析技術的研究 , 要做到理論研究和實際應用兩方面并重 , 早日縮短與國外先進水平的差距 , 擴大其在國內工業領域中的應用。