技术优享丨什么是双极膜电渗析？

双极膜是一种新型的离子交换复合膜 , 它通常由阳离子交换层 (N 型膜) 、界面亲水层 ( 催化层) 和阴离子交换层 ( P 型膜) 复合而成 , 是真正意义上的反应膜。在直流电场作用下 , 双极膜可将水离解 ,在膜两侧分别得到氢离子和氢氧根离子。利用这一特点 , 将双极膜与其他阴阳离子交换膜组合成的双极膜电渗析系统 , 能够在不引入新组分的情况下将水溶液中的盐转化为对应的酸和碱 , 这种方法称为双极膜电渗析法。双极膜电渗析法不仅用于制备酸和碱 , 若将其与单极膜巧妙地组合起来 , 能实现多种功能并可用于多个领域。

有关双极膜的研究报道自 20 世纪 50 年代中期就出现了 , 其发展过程可划分为三个阶段 : 第一阶段 20 世纪 50 年代中期至 80 年代初期 , 这是双极膜发展十分缓慢的时期 , 双极膜仅是由两片阴阳离子交换膜直接压制 , 性能很差 , 水分解电压比理论压降高几十倍 , 应用研究还处在以水解离为基础的实验室阶段 ; 第二阶段从 20 世纪 80 年代初至 90年代初 , 由于双极膜制备技术的改进 , 成功地研制了单片型双极膜 , 其性能大大提高 , 已经在制酸碱和脱硫技术中得到了成功应用 , 这一阶段出现了商品双极膜。从 20 世纪 90 年代初至今 , 是双极膜迅速发展的时期 , 随着对双极膜工作过程机理的深入研究 , 从膜结构、膜材料和制备过程上进行了重大改进 , 使双极膜的性能有了较大提高 , 其中主要是对阴膜和阳膜接触界面的改进 , 从最初简单的"压层型"或"涂层型"结构到 20 世纪 80 年代初开始出现的"单片型"结构 , 随后又出现带有中间"催化层"的复杂结构 , 大大降低了膜电压。双极膜电渗析技术在优化传统工业过程和新的工业过程中发挥了独到的作用。它的出现改变了传统工业分离和制备过程 , 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、能源等问题提供了有效手段。因此 , 开展对双极膜电渗析技术的研究 , 要做到理论研究和实际应用两方面并重 , 早日缩短与国外先进水平的差距 , 扩大其在国内工业领域中的应用。