留言 07-11-21 13:56 發(fā)布者:請(qǐng)教專家姓名：劉經(jīng)軔
性別：男技術(shù)職稱：其他職稱
年齡：54- 所在地區(qū)：中國(guó)/遼寧
- 【專業(yè)方向】日用化工清洗劑
- 【技術(shù)服務(wù)】該專家愿意提供以下技術(shù)服務(wù)：工業(yè),民用日化清洗劑咨詢、建議、產(chǎn)品技術(shù)探討、可提供現(xiàn)有研發(fā)產(chǎn)品轉(zhuǎn)讓和成熟的洗滌產(chǎn)品轉(zhuǎn)讓。
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離子交換膜
尊敬的各位老師,近年來(lái)離子交換膜技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,由于我知識(shí)面所限,有些問(wèn)題總是搞不明白,請(qǐng)各位老師不吝賜教.
一是離子交換膜與離子交換樹(shù)脂有何區(qū)別;二是離子交換膜的工作原理是怎樣的.謝謝!咨詢者：劉文 咨詢時(shí)間：2007-06-28 狀態(tài)：已回復(fù)
專家 劉經(jīng)軔 解答表達(dá)感謝 繼續(xù)咨詢?cè)搯?wèn)題 參與討論-
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離子交換膜及其性質(zhì)
電滲析過(guò)程的關(guān)鍵在于離子交換膜，占設(shè)備總成本的40％。 離子交換膜與球狀或不定形狀粒子交換樹(shù)脂具有相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以分為基膜和活性基團(tuán)兩大部分�；ぜ淳哂辛Ⅲw網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子化合物，活性基團(tuán)是由具有交換作用的陽(yáng)(或陰)離子和與基膜相連的固定陰(或陽(yáng))離子所組成。
磺酸型陽(yáng)膜可示意為：
— — (10—27) 基膜 活性基團(tuán) 基膜 固定離子 可交換離子
又如季胺型陰膜可示意為：
— — (10—28) 基膜 活性基團(tuán) 基膜 固定離子 可交換離子
基膜的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子骨架中存在許許多多網(wǎng)孔，這些網(wǎng)孔相互溝通形成細(xì)微孔徑，微觀看來(lái)就是一些迂回曲折的通道，通道的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于膜的厚度，如圖10—19所示，正因?yàn)榧?xì)微孔的存在，使離子有可能從膜的一側(cè)運(yùn)動(dòng)到膜的另一側(cè)。
離子交換膜的種類很多，可以按照不同方法分類。 按膜中活性基團(tuán)種類可分為陽(yáng)離子交換膜，陰離子交換膜和特殊離子交換膜三大類。 按膜體結(jié)構(gòu)(或按制造工藝)可分為異相膜、均相膜和半均相膜三大類。異相膜是直接用磨細(xì)的離子交換樹(shù)脂加入粘合劑而制的薄膜，均相膜則不會(huì)含粘結(jié)劑，通常是在高分子基膜上直接接上活性基團(tuán)，或用含活性基團(tuán)的高分子樹(shù)脂的溶液直接制得的膜。半均相膜是將離子交換樹(shù)脂和粘合劑同溶于溶劑中再成膜，其外觀、結(jié)構(gòu)和性能均介于異相膜和均相膜之間。
離子交換膜具有選擇透過(guò)性，這一過(guò)程可由雙電層理論或Gibbs—Donnan膜平衡理論予以解釋。 如同其它膜過(guò)程一樣，電滲析過(guò)程的濃差極化現(xiàn)象十分嚴(yán)重。電滲析器運(yùn)行時(shí)，在直流電場(chǎng)作用下，水中陰、陽(yáng)離子分別通過(guò)陰膜和陽(yáng)膜作定向移動(dòng)，并各自傳遞一定的電荷。反離子在膜內(nèi)的遷移數(shù)大于其溶液中的遷移數(shù)，因此在膜兩側(cè)形成反離子的濃度邊界層。這種濃差極化對(duì)電滲析過(guò)程產(chǎn)生極為不利的影響，主要表現(xiàn)在：
⑴、極化時(shí)淡化室附近的離子濃度比溶液的主體的濃度低得多，將引起很高的極化電位；
⑵、當(dāng)發(fā)生極化時(shí)，淡化室陽(yáng)膜側(cè)的水離解產(chǎn)生的 離子透過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入濃縮室，使膜面處呈堿性，當(dāng)溶液中存在 ， ， 等離子時(shí)，易在陽(yáng)膜面上形成 ，或 ：沉淀。淡化室陰膜側(cè)水解產(chǎn)生的 離子透過(guò)陰膜進(jìn)入濃縮室，則在濃縮室的陰膜側(cè)易生成 和 ；等沉淀。
⑶、濃差極化使水離解，產(chǎn)生的 與 代替反離子傳遞部分電流，使電流效率降低。
⑷、由于濃差極化將引起溶液電阻、膜電阻以及膜電位增加，使所需操作電壓增加，電耗增大，在電壓一定的條件下，則電流密度將下降，使水的脫鹽率下降或產(chǎn)水量降低。 此外，濃差極化引起溶液pH值的變化，將使離子膜受到腐蝕而影響其使用壽命。 為避免極化的產(chǎn)生，可采用以下措施減輕濃差極化的影響：嚴(yán)格控制操作電流，使其低于極限電流密度，提高淡化室兩側(cè)離子的傳遞速率，并定期清洗沉淀或采用防垢劑和倒換電極等措施來(lái)消除沉淀，也可以對(duì)水進(jìn)行預(yù)處理，除去 ， ，防止沉淀的產(chǎn)生，提高溫度可以減小溶液粘度，減薄滯流層厚度，提高離子擴(kuò)散系數(shù)，有利于減輕極化的影響，使電滲析有可能在較高的電流密度下操作。離子交換樹(shù)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(shù)脂可分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂兩類。 陽(yáng)離子交換樹(shù)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(shù)脂，其結(jié)構(gòu)式可簡(jiǎn)單表示為R—SO3H，式中R代表樹(shù)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(shù)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(shù)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(shù)脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗；陰離子交換樹(shù)脂可用氫氧化鈉等溶液處理，進(jìn)行再生。 離子交換樹(shù)脂的用途很廣，主要用于分離和提純。例如用于硬水軟化和制取去離子水、回收工業(yè)廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純抗生素等。回復(fù)：劉經(jīng)軔 回復(fù)時(shí)間：2007-06-29
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