離子交換膜簡介.ppt

離子交換膜簡介,離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的、對溶液的的離子具有選擇透過功能的膜，通常由高分子材料制成。因?yàn)橐话阍趹?yīng)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。,離子交換膜同離子交換樹脂類似，都在高分子骨架上連接活性離子基團(tuán)。按膜的宏觀結(jié)構(gòu)可把離子交換膜分為三大類：1.非均相離子交換膜由粉末狀的離子交換樹脂加黏合劑混煉、拉片、加網(wǎng)熱壓而成。樹脂分散在黏合劑中，因而其化學(xué)結(jié)構(gòu)是不均勻的。2.均相離子交換膜均相離子交換膜系將活性基團(tuán)引入一惰性支持物中制成。它沒有異相結(jié)構(gòu)，本身是均勻的。其化學(xué)結(jié)構(gòu)均勻，孔隙小，膜電阻小，不易滲漏，電化學(xué)性能優(yōu)良，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。但制作復(fù)雜，機(jī)械強(qiáng)度較低。3.半均相離子交換膜也是將活性基團(tuán)引入高分子支持物制成的。但兩者不形成化學(xué)結(jié)合，其性能介于均相離子交換膜和非均相離子交換膜之間。,離子交換膜按功能及結(jié)構(gòu)的不同，又可分為陽離子交換膜、陰離子交換膜、兩性交換膜、鑲嵌離子交換膜、聚電解質(zhì)復(fù)合物膜五種類型。,陽離子交換膜是對陽離子具有選擇透過性。陽離子膜通常是磺酸型的。陰離子交換膜對陰離子具有選擇透過性。一般以-NH3+、-NR2H+或者-PR3+等陽離子作為活性交換基團(tuán)。,原理,離子子交換膜可以看作是一種高分子電解質(zhì),他的高分子母體是不溶解的,而連接在母體上的帶電基團(tuán)帶有電荷和可解離離子相互吸引著,他們具有親水性。例如，由于陽膜帶負(fù)電荷,雖然原來的解離陽離子受水分子作用解離到水中,但在膜外我們通電通過電場作用,帶有正電荷的陽離子就可以通過陽膜,而陰離子因?yàn)橥耘懦舛荒芡ㄟ^,所以具有選擇透過性。,離子交換膜主要的材料種類,聚乙烯均相陰陽膜聚苯醚均相陽膜聚砜型均相陰膜聚氟乙烯-多胺型陰膜偏氟乙烯陽膜甲基丙烯酸均相陽膜聚三氟氯乙烯陽膜,離子交換膜的制備,離子交換膜的制備主要包括以下三個步驟：制備基膜，引進(jìn)交聯(lián)結(jié)構(gòu)和引入功能基團(tuán)。制膜的途徑主要有以下三種：（1）先成膜后導(dǎo)入活性基團(tuán)（2）先導(dǎo)入活性基團(tuán)再成膜（3）成膜與導(dǎo)入活性基團(tuán)同時進(jìn)行,離子交換膜主要用途,電滲析燃料電池隔膜離子選擇性電極,電滲析,利用離子交換膜來分離不同的溶質(zhì)離子。在電場作用下溶液中的帶電的溶質(zhì)離子通過膜而遷移的現(xiàn)象稱為電滲析。利用電滲析進(jìn)行提純和分離物質(zhì)的技術(shù)稱為電滲析法，最初用于海水淡化，現(xiàn)在廣泛用于化工、輕工、冶金、造紙、醫(yī)藥工業(yè)，環(huán)保中。,電滲析法應(yīng)用,水的淡化除鹽、海水濃縮制鹽精制乳制品果汁脫酸精和提純制取化工產(chǎn)品電子、醫(yī)藥等工業(yè)制取高純水的前處理鍋爐給水的初級軟化脫鹽。從含金屬離子的廢水中分離和濃縮金屬離子,燃料電池隔膜,燃料電池是一種通過電化學(xué)反應(yīng)直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪褐绷麟姷难b置。燃料電池的膜電極由氣體擴(kuò)散層、陽極催化層、離子交換膜、陰極催化層和氣體擴(kuò)散層構(gòu)成。氫燃料電池陽極和陰極之間由質(zhì)子交換膜隔開，它是電池的核心部件，對電池性能起著關(guān)鍵作用。,離子選擇性電極,離子選擇性電極是一類利用膜電勢測定溶液中離子的活度或濃度的電化學(xué)傳感器，當(dāng)它和含待測離子的溶液接觸時，在它的敏感膜和溶液的相界面上產(chǎn)生與該離子活度直接有關(guān)的膜電勢。電極膜對特定的離子具有選擇性響應(yīng)，電