离子交换膜双电层原理

⑴ 离子交换膜为什么有选择透过性

按膜中的含活性基团的各类可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜和特种膜三大类。

1、阳离子交换膜（简称阳膜） 膜体中含有酸性活性基团，它能选择性透过阳离子而不让阴离子透过。这些活性基团主要有：磺酸基、磷酸基、亚磷酸基、羧酸基、酚基等。其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换膜，其结构式可简单表示为R-SO3H，式中R代表树脂母体，其交换原理为
2R-SO3H＋Ca2==（R-SO3）2Ca＋2H+ 这也是硬水软化的原理。
2、阴离子交换膜（简称阴膜） 膜体中含有碱性活性基团，它能选择性透过阴离子而不让阳离子透过。这结活性基团主要有：季铵基、伯胺基、促胺基、叔胺基等。它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换原理为
R-N（CH3）3OH＋Cl- ====R-N（CH3）3Cl＋OH-
3、特种膜 它包括由阳、阴离子活性基团在一张膜内均匀分布的两性离子交换膜，带正电荷的膜与带负电荷的膜两张贴在一起的复合离子交换膜（亦称双极性膜），还有部分正电荷与部分负电荷并列存在于膜的厚度方向的镶嵌离子交换膜，以及在阳膜或阴膜表面上涂一层阴离子或阳离子交换树脂的表面涂层膜等

⑵ 离子交换膜与反渗透膜的区别,它们各自的机理是什么

反渗透膜是在压力的作用下,将溶剂和溶质分离的一种方法,该方法类似于过滤
由于反渗透膜孔专径只有0.1纳米,所以一属般只有水分子才能通过
离子交换膜分阴膜和阳膜,是在电压的作用下,分别将水里的阴阳离子聚集在膜上,通过电化学反应,最后通过浓水室排出
总之,反渗透膜是纯物理方式处理水,而离子交换膜则是通过电化学方法处理

⑶ 离子交换膜基本原理及应用的内容简介

离子交换膜是膜技术的一种，主要用于电渗析技术处理水、电解隔膜、回分离等，在食品工答业、电子工业、化工、环境保护等领域有广泛的应用。
本书适用于从事化工、环保、医药、食品、电力、膜研究、电子半导体等技术人员及科研工作者参考。

⑷ 阳离子交换膜的原理是什么

离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。

阳离子交换树脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂，其结构式可简单表示为R—SO3H，式中R代表树脂母体，其交换原理为
2R—SO3H＋Ca2＋ （R—SO3）2Ca＋2H+

这也是硬水软化的原理。

阴离子交换树脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团。它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换原理为

R—N（CH3）3OH＋Cl- R—N（CH3）3Cl＋OH-

由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗；阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理，进行再生。

离子交换树脂的用途很广，主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。

⑸ 离子交换原理

离子交换的基本原理 离子交换的选择性定义为离子交换剂对于某些离子显示优先活性的性质。离子交换树脂吸附各种离子的能力不一，有些离子易被交换树脂吸附，但吸着后要把它置换下来就比较困难；而另一些离子很难被吸着，但被置换下来却比较容易，这种性能称为离子交换的选择性。离子交换树脂对水中不同离子的选择性与树脂的交联度、交换基团、可交换离子的性质、水中离子的浓度和水的温度等因素有关。离子交换作用即溶液中的可交换离子与交换基团上的可交换离子发生交换。一般来说，离子交换树脂对价数较高的离子的选择性较大。对于同价离子，则对离子半径较小的离子的选择性较大。在同族同价的金属离子中，原子序数较大的离子其水合半径较小，阳离子交换树脂对其的选择性较大。对于丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂来说，它对一些离子的选择性顺序为：H+>Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na十。 离子交换反应是可逆反应，但是这种可逆反应并不是在均相溶液中进行的，而是在固态的树脂和溶液的接触界面间发生的。这种反应的可逆性使离子交换树脂可以反复使用。以D113型离子交换树脂制备硫酸钙晶须为例说明： D113丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂是一种大孔型离子交换树脂，其内部的网状结构中有无数四通八达的孔道，孔道里面充满了水分子，在孔道的一定部位上分布着可提供交换离子的交换基团。当硫酸锌溶液中的Zn2+，S042-扩散到树脂的孔道中时，由于该树脂对Zn2+选择性强于对Ca2+的选择性，，所以Zn2+就与树脂孔道中的交换基团Ca2+发生快速的交换反应，被交换下来的Ca2+遇到扩散进入孔道的S042-发生沉淀反应，生成硫酸钙沉淀。其过程大致为：
(1)边界水膜内的扩散 水中的Zn2+，S042-离子向树脂颗粒表面迁移，并扩散通过树脂表面的边界水膜层，到达树脂表面； (2)交联网孔内的扩散(或称孔道扩散) Zn2+，S042-离子进入树脂颗粒内部的交联网孔，并进行扩散，到达交换点；
(3)离子交换 Zn2+与树脂基团上的可交换的Ca2+进行交换反应；
(4)交联网孔内的扩散 被交换下来的Ca2+在树脂内部交联网孔中向树脂表面扩散；部分交换下来的Ca2+在扩散过程中遇到由外部扩散进入孔径的S042-发生沉淀反应，生成CaS04沉淀；
(5)边界水膜内的扩散 没有发生沉淀反应的部分Ca2+扩散通过树脂颗粒表面的边界水膜层，并进入水溶液中。 此外，由于离子交换以及沉淀反应的速度很快，硫酸钙沉淀基本在树脂的孔道里生成，因此树脂的孔道就限制了沉淀的生长及形貌，对其具有一定的规整作用。通过调整搅拌速度、反应温度等外界条件，可以使树脂颗粒及其内部孔道发生相应的变化，这样当沉淀在树脂孔道中生成后，就得到了不同尺寸和形貌的硫酸钙沉淀。

⑹ 钠离子通过阳离子交换膜的原理是什么离子交换膜不是将其他阳离子转变为氢离子交换出来的吗，那么高中书

离子交换膜是对离子具有选择透过性的高分子材料制成的薄膜,
阳离子膜回通常是磺酸型的答,带有固定基团和可解离的离子 如钠型磺酸型:固定基团是磺酸根 解离离子是钠离子
阳离子交换膜可以看作是一种高分子电解质,他的高分子母体是不溶解的,而连接在母体上的磺酸集团带有负电荷和可解离离子相互吸引着,他们具有亲水性由于阳膜带负电荷,虽然原来的解离正离子受水分子作用解离到水中,但在膜外我们通电通过电场作用,带有正电荷的阳离子就可以通过阳膜,而阴离子因为同性排斥而不能通过,所以具有选择透过性。

⑺ 离子交换膜法电解食盐水具体原理 谢谢

二、离子交换膜法制烧碱
1．离子交换膜电解槽的构成

离子交换膜电解槽

主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成；每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。

电极均为网状，可增大反应接触面积，阳极表面的特殊处理是考虑阳极产物Cl2的强腐蚀性。

离子交换膜法制烧碱名称的由来，主要是因为使用的阳离子交换膜，该膜有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过，即只允许H＋、Na+通过，而Cl－、OH－和两极产物H2和Cl2无法通过，因而起到了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而可能导致爆炸的危险，还起到了避免Cl2和阴极另一产物NaOH反应而生成NaClO影响烧碱纯度的作用。

上海天原化工厂电解车间的离子交换膜电解槽

2．离子交换膜法电解制碱的主要生产流程

如图，精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水（加入一定量的NaOH溶液）加入阴极室，通电后H2O在阴极表面放电生成H2，Na+则穿过离子膜由阳极室进入阴极室，此时阴极室导入的阴极液中含有NaOH；Cl－则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水则从阳极室导出，经添加食盐增加浓度后可循环利用。

阴极室注入纯水而非NaCl溶液的原因是阴极室发生反应为2H++2e－=H2↑；而Na+则可透过离子膜到达阴极室生成NaOH溶液，但在电解开始时，为增强溶液导电性，同时又不引入新杂质，阴极室水中往往加入一定量NaOH溶液。

氯碱工业的主要原料：饱和食盐水，但由于粗盐水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等杂质，远不能达到电解要求，因此必须经过提纯精制。

⑻ 离子交换膜基本原理及应用的目录

基本原理卷
第章离子交换膜的制备方法
1.1离子交换膜的发明
1.2夹层法
1.3胶乳法
1.4块状聚合法
1.5涂浆法
1.6辐照接枝聚合法
1.7非均相膜
参考文献
第2章膜性能的测定
2.1膜的取样和预处理
2.2电阻
2.3离子交换容量和含水量
2.4迁移数
2.5溶质透过系数
2.6电渗透系数
2.7水透过系数
2.8溶胀比
2.9机械强度
2.10电渗析
参考文献
第3章膜的特性和迁移现象
3.1具有不同电荷符号离子之间的选择透过性
3.2具有相同电荷符号离子之间的选择透过性
3.3电导
3.4膜电位
3.5浓差扩散
3.6降低两价离子透过性的机理
3.7关于膜处理对降低两价离子透过性的研究
参考文献
第4章Teorell、Meyer和Sievers理论（TMS理论）
4.1膜电位
4.2扩散系数
4.3电导
4.4迁移数
参考文献
第5章不可逆过程热力学
5.1唯象方程和唯象系数
5.2反射系数
5.3电渗析现象
5.4电渗析法分离盐和水
参考文献
第6章总传质过程
6.1总膜对的特性和通过膜对的传质
6.2总传质方程和唯象方程
6.3反射系数σ、水力传导度LP和溶质透过率ω
6.4压力反射系数和浓度反射系数：切断电流概念
6.5不可逆过程热力学的膜对特性
参考文献
第7章浓差极化现象
7.1电流?电压关系
7.2浓差极化电位
7.3计时电位法
7.4折射率
7.5自然对流
7.6波动
7.7超极限电流
7.8边界层的传质
7.9在离子交换膜浓缩表面上的浓差极化
参考文献
第8章水解离
8.1电流?pH关系
8.2扩散模型
8.3排斥区
8.4膜表面电位
8.5Wien效应
8.6质子化和去质子化反应
8.7镁离子的水解
8.8关于水解离的实验研究
8.9在海水电渗析中出现的水解离
8.10水解离的机理
参考文献
第9章电流密度分布
9.1在电渗析器中电流密度的分布
9.2环绕绝缘体和电流屏蔽的电流密度分布
参考文献
第10章水力学
10.1溶液流动和I-V曲线
10.2隔板对溶液流动的影响（理论的）
10.3隔板对溶液流动的影响（实验的）
10.4在流道内的局部流动分布
10.5溶液流动对极限电流密度和在流道内静压头损失的影响
10.6空气泡清洁法
10.7隔板的摩擦因子和每个脱盐室的溶液分布
10.8电渗析器中管道内的压力分布
参考文献
第11章极限电流密度
11.1浓差极化、水解离和极限电流密度
11.2扩散层和边界层
11.3由Nernst-Planck方程推得的极限电流密度方程
11.4极限电流密度对电解质浓度和溶液速度的依赖性
11.5基于脱盐室中传质的极限电流密度分析
11.6在膜堆中脱盐室之间溶液速度分布
11.7电渗析器的极限电流密度
参考文献
第12章泄漏
12.1漏电
12.2漏液
参考文献
第13章能耗
13.1在电渗析系统中的能量要求
13.2在膜堆中的能耗
参考文献
第14章膜恶化
14.1膜的性能随着运行时间而变化
14.2表面污染
14.3有机污染
参考文献
应用卷
第15章电渗析
15.1技术概览
15.2电渗析器
15.3电渗析流程
15.4能耗和最佳电流密度
15.5周边的技术
15.6实践
参考文献
第16章倒极电渗析
16.1技术概览
16.2隔板
16.3水的回收率
16.4垢形成的防止
16.5抗有机污染
16.6在膜面上胶体沉积的形成及其除去
16.7硝酸盐和亚硝酸盐的除去
16.8实践
参考文献
第17章双极膜电渗析
17.1技术概览
17.2双极膜的制备
17.3双极膜的性能
17.4实践
参考文献
第18章电去离子
18.1技术概览
18.2EDI系统中的传质
18.3EDI装置的结构和能耗
18.4在EDI过程中的水解离
18.5在EDI过程中弱电离组分的除去
18.6实践
参考文献
第19章电解
19.1技术概览
19.2离子交换膜
19.3在电解系统中的物料流动和电极反应
19.4电解器及其性能
19.5在电解过程中盐水的纯化
参考文献
第20章扩散渗析
20.1技术概览
20.2在扩散渗析中的迁移现象
20.3扩散渗析器及其运行
20.4实践
参考文献
第21章Donnan渗析
21.1技术概览
21.2在Donnan渗析中的质量迁移
21.3实践
参考文献
第22章能量转换
22.1渗析电池
22.2氧化还原流动电池
22.3燃料电池
参考文献

⑼ 离子交换膜的原理是什么

离子交换膜又称离子选择透过性膜。
按其功能和结构的不同，可分为阳离版子交换膜、权阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合膜5种。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同，但为膜的形式。
离子交换膜可制成均相膜和非均相膜两类。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功能基。也可通过甲醛、苯酚等单体聚合制得。②非均相膜。用粒度为200～400目的离子交换树脂和普通成膜性高分子材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯等充分混合后加工成膜制得。为免失水干燥而变脆破裂，须保存在水中。
离子交换膜主要应用于海水淡化，甘油、聚乙二醇的除盐，放射性元素、同位素及氨基酸的分离，有机物及无机物纯化，放射性废液处理，燃料电池隔膜及选择性电极等。