关于离子交换膜介绍

[拼音]：lizi jiaohuanmo

[外文]：ion exchange membranes

一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因为一般在应用时主要是利用它的离子选择透过性，所以也称为离子选择透过性膜。1950年W.朱达首先合成了离子交换膜。1956年首次成功地用于电渗析脱盐工艺上。

离子交换膜按功能及结构的不同，可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同，但为膜的形式。

离子交换膜分均相膜和非均相膜两类，它们可以采用高分子的加工成型方法制造。

（1）均相膜 先用高分子材料如丁苯橡胶、纤维素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等制成膜，然后引入单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在膜内聚合成高分子，再通过化学反应，引入所需的功能基团。均相膜也可以通过单体如甲醛、苯酚、苯酚磺酸等直接聚合得到。

（2）非均相膜 用粒度为200～400目的离子交换树脂和寻常成膜性高分子材料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、氟橡胶等充分混合后加工成膜。

无论是均相膜还是非均相膜，在空气中都会失水干燥而变脆或破裂，故必须保存在水中。

均相膜的电化学性能较为优良，但力学性能较差，常需其他纤维来增强。非均相膜的电化学性能比均相膜差，而力学性能较优，由于疏水性的高分子成膜材料和亲水性的离子交换树脂之间粘结力弱，常存在缝隙而影响离子选择透过性。

离子交换膜的膜电阻和选择透过性是膜的电化学性能的重要指标。阳离子在阳膜中透过性次序为：

Li+＞Na+＞NH4+＞K+＞Rb+＞Cs+＞Ag+＞Tl+＞UO卂＞Mg2+＞Zn2+＞Co2+＞Cd2+＞

Ni2+＞Ca2+＞Sr2+＞Pb2+＞Ba2+

阴离子在阴膜中透过性次序为：

F-＞CH3COO-＞HCOO-＞Cl-＞SCN-＞Br-＞CrO娸＞NO婣＞I-＞(COO)卆(草酸根)＞SO娸

膜电阻是与离子在膜中的淌度有关的一个数值，根据不同测定和计算方法可分成体积电阻和表面电阻。

水在膜中的渗透率就是离子在透过膜时带过去的水量。实用上水渗透率是膜的一个性能，其值愈大，在电渗析时水损失愈大，通常疏水性高分子材料膜中水渗透率远低于亲水性高分子材料膜。

离子交换膜可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。电渗析装置（见图）

的淡化程度可达一次蒸馏水纯度。也可应用于甘油、聚乙二醇的除盐，分离各种离子与放射性元素、同位素，分级分离氨基酸等。此外，在有机和无机化合物的纯化、原子能工业中放射性废液的处理与核燃料的制备，以及燃料电池隔膜与离子选择性电极中，也都采用离子交换膜。离子交换膜在膜技术领域中占有重要的地位，它对仿生膜研究也将起重要作用。

参考书目

1. R.E.Kesting，Synthetic Polymeric Membranes，Mc-Graw-Hill， New York， 1971.