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離子膜

時間:2011-08-09 08:17來源:百度百科 作者:德耐爾空壓機
離子膜科技名詞定義 中文名稱:離子膜 英文名稱:ion exchange membrane;ion permselective membrane 定義:對離子具有選擇透過性的高分子材料制成的薄膜。 應用學科:海洋科技(一級學科);海洋技術(二級學科);海水資源開發技術(三級學科) 百科名片

離子膜科技名詞定義
中文名稱:離子膜
英文名稱:ion exchange membrane;ion permselective membrane
定義:對離子具有選擇透過性的高分子材料制成的薄膜。 應用學科:海洋科技(一級學科);海洋技術(二級學科);海水資源開發技術(三級學科)

百科名片
一種含離子基團的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。因為一般在應用時主要是利用它的離子選擇透過性,所以也稱為離子選擇透過性膜。1950年W.朱達首先合成了離子膜。1956年首次成功地用于電滲析脫鹽工藝上。

  離子膜按功能及結構的不同,可分為陽離子膜、陰離子膜、兩性交換膜、鑲嵌離子膜、聚電解質復合物膜五種類型。離子膜的構造和離子交換樹脂相同,但為膜的形式。
編輯本段制備方法
  離子膜分均相膜和非均相膜兩類,它們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膠、纖維素衍生物、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,然后引入單體如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等,在膜內聚合成高分子,再通過化學反應,引入所需的功能基團。均相膜也可以通過單體如甲醛、苯酚、苯酚磺酸等直接聚合得到。
   ②非均相膜 用粒度為200~400目的離子交換樹脂和尋常成膜性高分子材料,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、氟橡膠等充分混合后加工成膜。
   無論是均相膜還是非均相膜,在空氣中都會失水干燥而變脆或破裂,故必須保存在水中。
編輯本段性質
  均相膜的電化學性能較為優良,但力學性能較差,常需其他纖維來增強。非均相膜的電化學性能比均相膜差,而力學性能較優,由于疏水性的高分子成膜材料和親水性的離子交換樹脂之間粘結力弱,常存在縫隙而影響離子選擇透過性。
   離子膜的膜電阻和選擇透過性是膜的電化學性能的重要指標。陽離子在陽膜中透過性次序為: Li+>Na+>NH4+>K+>Rb+>Cs+>Ag+> Tl+>UO卂>Mg2+>Zn2+>Co2+>Cd2+> Ni2+>Ca2+>Sr2+>Pb2+>Ba2+
   陰離子在陰膜中透過性次序為: F->CH3COO->HCOO->Cl->SCN->Br-> CrO娸>NO婣>I->(COO)卆(草酸根)>SO娸  離子膜
膜電阻是與離子在膜中的淌度有關的一個數值,根據不同測定和計算方法可分成體積電阻和表面電阻。
   水在膜中的滲透率就是離子在透過膜時帶過去的水量。實用上水滲透率是膜的一個性能,其值愈大,在電滲析時水損失愈大,通常疏水性高分子材料膜中水滲透率遠低于親水性高分子材料膜。
編輯本段應用
  離子膜可裝配成電滲析器而用于苦咸水的淡化和鹽溶液的濃縮。電滲析裝置(見圖)的淡化程度可達一次蒸餾水純度。也可應用于甘油、聚乙二醇的除鹽,分離各種離子與放射性元素、同位素,分級分離氨基酸等。此外,在有機和無機化合物的純化、原子能工業中放射性廢液的處理與核燃料的制備,以及燃料電池隔膜與離子選擇性電極中,也都采用離子膜。離子膜在膜技術領域中占有重要的地位,它對仿生膜研究也將起重要作用。
編輯本段性能指標
  離子膜的性能是多方面的,必須根據膜的電化學性能、化學性能和物理力學性能對膜進行綜合評價分析。一般商品膜常提供以下性能指標。1、交換容量交換容量是離子膜的關鍵參數,其單位為mmol/g。一般交換容量高的膜,選擇透過性好,導電能力也強。但是由于活性基團一般具有親水性,因此當活性基團含量高時,膜內水分與溶脹度會隨之增大,從而影響膜的強度。有時也會因膜體結構過于疏松,而使膜的選擇性下降。一般膜的交換容量約為2-3mmol/g.2、含水量指膜內與活性基團結合的內在水,經每克干膜所含水的克數表示(%)。的含水量與其交換容量和交聯度有關,如上所說,隨著交換容量提高,含水量增加。交聯度大的膜由于膜結構,含水量也會相應降低。提高膜的含水量,可使膜的導電能力增加,但由于膜的溶脹會合螈選擇性下降,一般膜的含水量約為20%-40%左右。3、導電性(膜電阻)一般用電導率(Ω.cm)或電阻率(Ω.cm)表示,也常用膜面電阻即單位膜面積的電阻(Ω.cm)表示。對電阻的要示醫療隊用途而異。一般講,在不影響其他性能的情況下電阻越小越好,以降低電能消耗。膜電阻與膜結構和膜厚度有關,此外還與外界溶液及溫度有關。通常規定25C,于0.1mol/L KCL溶液或0.1mol/L NaCL溶液中測定的膜電導作為比較標準4、選擇透過性反映膜對不同離子的選擇透過能力,用離子遷移數(t)和膜的透過度(p)來表示。膜內離子遷移數即某一種離子在膜內的遷移量與全部離子在膜內的遷移量的比值。或者也可用離子遷移所帶電量之比來表示。對于理想的離子膜,反離子的遷移數為1,同名離子的遷移數為0.實際上由于各種因素的影響,反離子在膜內的實際遷移可能達到1。有兩種方法可以得到膜的離子遷移數, 一是膜電位法,將膜在兩種不同濃度的同類電解質中測定其膜電位,再由膜電位計算遷移數。另一種方法是,在外加直流電場下,在電滲析槽中直接測定膜的遷移數。一般要求,實用的離子膜透過度大于85%,反離子遷移數大于0.9,并希望在高濃度電解質中仍有良好的選擇透過性。5、機械強度膜的機械強度包括膜的爆破強度和抗拉強度以及抗彎強度和柔韌性能。爆破強度是指膜受到垂直方向的壓力時, 所能承受的最高壓力,采用水壓爆破法測定,以單位面積上所受壓力表示(MPa),它是表明膜的機械強度的重要指標。抗拉強度是指膜受到平等方向的拉力時,所能賓最高拉力,以單位面積上所受接力表示(MPa)。膜的機械強度主要決定地的化學結構、增強材料等。增強的交聯度可提高膜的機械強度,而增設交換容量和含水量會使強度下降。一般使用膜的尖大于0.3MPa。6、膨脹性能(尺寸穩定性)膜有膨脹和收縮應盡量小而且均勻。否則既會帶來組裝的,而且還將造成壓頭損失增大、漏水、漏電和電流率下降等不良現象。7、化學性能指膜的耐酸堿、耐溶劑、耐氧化、耐輻照、耐溫、耐有機污染等性能

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作者:德耐爾@德耐爾空壓機  空壓機修訂日期:2011-08-09
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