阳离子交换膜允许什么粒子通过

① 电渗析工作原理及特点

电渗析工作原理及特点是非常重要的，使用的时候要了解使用技巧，但要是更深入了解工作原理就能更好的理解工作。中达咨询就电渗析工作原理及特点和大家介绍一下。
电渗析利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子（如离子）的方法称为渗析。在电场作用下进行渗析时，溶液中的带电的溶质粒子（如离子）通过膜而迁移的现象称为电渗析。利用电渗析进行提纯和分离物质的技术称为电渗析法，它是20世纪50年代发展起来的一种新技术，最初用于海水淡化，现在广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业，尤以制备纯水和在环境保护中处理三废最受重视，例如用于酸碱回收、电镀废液处理以及从工业废水中回收有用物质等。电渗析与近年引进的另一种膜分离技术反渗透相比，它的价格便宜，但脱盐率低。当前国产离子交换膜质量亦很稳定，运行管理也很方便，自动控制频繁倒极电渗析（EDR），运行管理更加方便。原水利用率可达80%，一般原水回收率 在45-70%之间。电渗析主要用于水的初级脱盐，脱盐率在45-90%之间。它广泛被用于海水与苦咸水淡化；制备纯水时的初级脱盐以及锅炉、动力设备给水的脱盐软化等。
实质上，电渗析可以说是一种除盐技术，因为各种不同的水（包括天然水、自来水、工业废水）中都有一定量的盐分，而组成这些盐的阴、阳离子在直流电场的作用下会分别向相反方向的电极移动。如果在一个电渗析器中插入阴、阳离子交换膜各一个，由于离子交换膜具有选择透过性，即阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，阴离子交换膜只允许阴离子以通过，这样在两个膜的中间隔室中，盐的浓度就会因为离子的定向迁移而降低，而*近电极的两个隔室则分别为阴、阳离子的浓缩室，最后在中间的淡化室内达到脱盐的目的。实际应用中，一台电渗析器并非由一对阴、阳离子交换膜所组成（因为这样做效率很低），而是采用一百对，甚至几百对交换膜，因而大大提高效率。
一、应用范围目前电渗析器应用范围广泛，它在水的淡化除盐、海水浓缩制盐精制乳制品，果汁脱酸精和提纯，制取化工产品等方面,还可以用于食品，轻工等行业制取纯水、电子、医药等工业制取高纯水的前处理。锅炉给水的初级软化脱盐，将苦咸水淡化为饮用水。电渗析器适用于电子、医药、化工、火力发电、食品、啤酒、饮料、印染及涂装等行业的给水处理。也可用于物料的浓缩、提纯、分离等物理化学过程。电渗析还可以用于废水、废液的处理与贵重金属的回收，如从电镀废液中回收镍。二、基本性能（1）操作压力 0.5─3.0kg/cm2 左右（2）操作电压、电流100─250V，1─3A（3）本体耗电量每吨淡水约0.2─旅运2.0度
三、电渗析法的特点为
① 可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、培卜提纯作用；
② 可以用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质；
③ 在原理上，电渗析器是一个带有隔膜的电解池，可以利用电极上的氧化还原效率高。四、在电渗析过程中，也进行以下次要过程
① 同名离子的迁移，离子交换膜的选择透过性往往不可能是百分之百的，因此总会有少量的相反离子透过交换膜；
② 离子的浓差扩散，由于浓缩室和淡化室中的溶液中存在着浓度差，总会有少量的离子由浓缩室向淡化室扩散迁移，从而降低了渗析效率；
③ 水的渗透，尽管交换膜是不允许溶剂分子透过的，但是由于淡化室与浓缩室之间存在浓度差，就会使部分溶剂分子（水）向浓缩室渗透；
④ 水的电渗析，由于离子的水合作用和形成双电层，在直流电场作用下，水分子也可从淡化室向浓缩室迁移；
⑤ 水的极化电离，有时由于工作条件不良，会强迫水电离为氢离子和氢氧根离子，它们可透过交换膜进入浓缩室；
⑥ 水的压渗配镇穗，由于浓缩室和淡化室之间存在流体压力的差别，迫使水分子由压力大的一侧向压力小的一侧渗透。显然，这些次要过程对电渗析是不利因素，但是它们都可以通过改变操作条件予以避免或控制。
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② 什么是渗析法

渗析法是指利用油或其他液体从润滑脂中析出的现象分离物质的一种方法，在工业及科研中常用作提取和分离物质。具体来说，渗析法主要有以下三种类型：

1. 依靠薄膜中“孔道”的大小分离：

   • 通过薄膜上的孔道大小，可以选择性地让大小不同的分子或粒子通过，从而实现物质的分离。

2. 依靠薄膜的离子结构分离：

   • 利用薄膜的离子交换性质，如阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，从而分离性质不同的离子。

3. 依靠薄膜有选择的溶解性分离：

   • 某些薄膜具有特定的溶解性，能够溶解并透过某些液体或气体，从而实现这些物质的分离。只要薄膜具备上述三种作用之一，就能成为半透膜，用于渗析过程。

在废水处理等实际应用中，离子交换膜是最常用的半透膜之一。

③ 高中化学中燃料电池为什么要用质子交换膜质子交换膜的作用是什么用了它之后和没用相比有什么好处谢

高中化学中燃料电池为什么要用质子交换膜？质子交换膜的作用是什么？用了它之后和没用相比有什么好处？谢
还有，阳离子交换膜和阴离子交换膜在什么时候用啊？他们的原理是什么，有什么用途？这些膜我有没弄懂！谢谢各位哥哥姐姐啦，我马上要高考了，急啊！！谢谢O(∩_∩)O谢谢
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阳离子交换膜和阴离子交换膜作用是让阳离子或阴离子通过，形成电流，同事阻隔正负极的氧化剂和燃料，防止正负极氧化剂和燃料直接接触，其原理是离子交换膜的选择透过性。质子交换膜的作用是让质子通过，形成电流，同事阻隔正负极的氧化剂和燃料。
wenming... 推荐于：2017-09-18
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其他回答（3）
离子交换膜是一种选择性透过的膜，比如阳离子交换膜，就只能有阳离子通过，阴离子就不行。
他的原理是通过成膜材料上面的基团，通过对离子的结合和分离，形成一条条离子通道。比如质子交换膜，通常会有一些易于质子结合的强电解质基团，比如磺酸根，质子很容易和基团结合，也很溶液分离，使得质子顺利通过膜。而驱动力可能是膜两侧的压力差、浓度差或者电势差等。用途一般是电化学上的应用，比如燃料电池。氯碱工艺。
燃料电池要用质子交换膜这个不准确，目前只有pemfc和dmfc是用质子交换膜的。它的原理上面简单说过了，你可以配合图看看书。他的作用是让质子通过，形成电流，同事阻隔正负极的氧化剂和燃料。用了他和没有用比有什么好处，这个问题只能说它是燃料电池的一个必须的组成部分，没有它电池根本都不工作。
有问题再问我吧
bluecat... 2011-04-27
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质子交换膜是只允许水和质子（或称水合质子，H3O+）穿过的膜。
原理简单说就是：水合质子同质子交换膜中的磺酸基结合，然后从一个磺酸基到另一个磺酸基，最终到达另一边。理论上只允许水和质子通过，但实际上一些阳离子、小分子有机物也可能会通过
质子交换膜膜材料的改进及应用
质子交换膜燃料电池具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等优点，被公认为电动汽车、固定发电站等的首选能源。在燃料电池内部，质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，使得质子经过膜从阳极到达阴极，与外电路的电子转移构成回路，向外界提供电流，因此质子交换膜的性能对燃料电池的性能起着非常重要的作用，它的好坏直接影响电池的使用寿命。
迄今最常用的质子交换膜（PEMFC）仍然是美国杜邦公司的Nafion®膜，具有质子电导率高和化学稳定性好的优点，目前PEMFC大多采用Nafion®等全氟磺酸膜，国内装配PEMFC所用的PEM主要依靠进口。但Nafion®类膜仍存在下述缺点：(1)制作困难、成本高，全氟物质的合成和磺化都非常困难，而且在成膜过程中的水解、磺化容易使聚合物变性、降解，使得成膜困难，导致成本较高；(2)对温度和含水量要求高，Nafion®系列膜的最佳工作温度为70～90℃，超过此温度会使其含水量急剧降低，导电性迅速下降，阻碍了通过适当提高工作温度来提高电极反应速度和克服催化剂中毒的难题；(3)某些碳氢化合物，如甲醇等，渗透率较高，不适合用作直接甲醇燃料电池(DMFC)的质子交换膜。
因此，为了提高质子交换膜的性能，对质子交换膜的改进研究正不断进行着。从近两年的文献报道看，改进方法可采用以下几种方法：
（1）有机/无机纳米复合质子交换膜，依靠纳米颗粒尺寸小和比表面积大的特点提高复合膜的保水能力，从而达到扩大质子交换膜燃料电池工作温度范围的目的；
（2）对质子交换膜的骨架材料进行改进，针对目前最常用的Nafion®膜的缺点，或在Nafion®膜基础上改进，或另选用新型骨架材料；
（3）对膜的内部结构进行调整，特别是增加其中微孔，以使成膜方便，并解决催化剂中毒的问题。
另外，除了这3种改进，现有的许多研究都或多或少的采用了纳米技术，使材料更小，性能更佳。
以下对采用这三种方法的文献进行简要介绍。
（1）有机/无机纳米复合质子交换膜
2003年12月4日公开的Columbian化学公司世界专利WO2003100884揭示了一种磺酸导体聚合物接枝碳材料。其制作工艺为将含杂原子的导体聚合物单体在碳材料中氧化聚合，并磺化接枝，该方法也可进一步金属化聚合物接枝的碳材料。含碳材料可以是碳黑、石墨、纳米碳或fullerenes等。聚合物为聚苯胺、聚吡咯等。其质子电导率为8.9×10-2S/cm（采用Nafion-磺酸聚苯胺测试）。
国内较多专利均采用类似方法。如2003年6月公开的清华大学中国专利CN1476113，将膜基体含磺酸侧基的芳杂环聚合物加到溶剂中，形成均匀混合物后，加入无机物，形成悬浮物。通过纳米破碎技术对该悬浮物进行破碎，得到分散均匀的浆料，用浇注法制膜。其形成的膜结构均匀、相当致密。它不但能良好地抗甲醇渗透，还具有良好的化学稳定性和质子传导性，甲醇渗透率小于5％。
（2）对膜骨架聚合物材料进行改进
《Journal of Membrane Science》杂志2005年刊登了香港大学发表的论文，其采用原位酸催化聚合法，将Nafion和聚糠醇共聚，由该材料制备的质子交换膜明显改善了还原甲醇流量，其质子电导率为0.0848S/cm。
2004年公开的中山大学中国专利CN1585153，介绍了一种直接醇类燃料电池的改性质子交换膜的制备方法。所述制备方法是以市售的磺化树脂为原料，并加入无机纳米材料，通过流延法、压延法、涂浆法或浸胶法等成膜方法来制备质子交换膜。
（3）对膜的内部结构进行调整
《Elctrochimica Acta》杂志2004年刊登了韩国Gwangju科技学院的论文，其采用了选择改进型聚合物为质子交换膜，其选用了磺化聚苯乙烯-b-聚（乙烯-γ-丁烯）-b-聚苯乙烯共聚物（SSEBS），在微观形态下观察，呈现出纳米结构离子通道，这种质子交换膜的电抗性比普通质子交换膜更优异。
2001年公开的由华中科技大学申请的中国发明专利CN1411085，其在一块厚度h≤1mm的陶瓷薄膜构上有序分布有若干微孔，其孔径n≤2mm，微孔遍布整个陶瓷薄膜，在所述陶瓷薄膜的微孔内填充有高电导率的电解质。孔径n最好为纳米数量级。该质子交换膜的制备方法为：首先在厚度h≤1mm金属薄膜上制备有序微孔；再用电化学方法或其它方式氧化成陶瓷薄膜；然后在陶瓷薄膜的微孔中填充高电导率的电解质。这种方法成膜容易，制造成本低的特点，并且可以通过提高质子交换膜的工作温度解决催化剂中毒的问题。
此外，近期国外报道的一些质子交换膜制造方法还有：
WO200545976为Renault公司于2005年5月19日申请的有关离子导体复合质子交换膜的专利，其揭示了一种离子导体复合膜的制造方法，包括a）组合电子和离子性非导体聚合物，或在溶液或熔融状态下将低熔点盐与至少两种聚合物混合；b）与硅土水解类有机前驱体结合；c）与相适合的杂多酸有机溶液混合，铸造成膜，特别是成薄膜状，厚度为5～500微米，具有平滑表面，离子导体孔道为纳米级。其中聚合物选择为聚砜类和聚酰亚胺树脂。最终质子电导率为433k，100%RH条件下测试，达到（1.1～3.8）×10-2S/cm。
2005年3月10日公开的SABANCI大学世界专利WO200521845，使用了一种金属涂层的纳米纤维，此外还涉及电子纺纱纳米纤维的金属涂层工艺。
表1和表2分别列出了以上新方法所采用的材料、质子电导率及最终燃料电池的性能。
但目前对新方法的研究还未成熟，有一些缺点还有待进一步完善。例如：在添加无机物后复合膜会变脆且硬，成膜性变差，所以复合膜中有机物与无机物之间的适当比列变得尤其重要，这也是今后研究方向之一，此外，加入纳米粒子后，在膜的综合性能，如纳米粒子的分散性能、控制反应能量方面的研究也值得进一步关注。
ht19891... 2011-04-27
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燃料电池中才会用到，使得阳离子或者阴离子单项通过，使反应能够持续进行。
jun9209... 2011-04-27

④ 电渗析水处理技术好还是反渗透

最近我们在网络贴吧里老是看到有人在提问，问纯水设备是电渗析的技术好还是反渗透的技术好，需要注意什么问题，科瑞就这个问题，首先我们应该不是要回答这个问题，分析这个问题之前，最起码我们要弄懂什么是电渗析？什么又是反渗透？各自工作原理是什么？

第一个就是电渗析法electrodialysis：
电渗析法是利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子（如游离子）的方法叫做渗析。电场作用下进行渗析时，溶液中的带电的溶质粒子通过膜而迁移的现象称为电渗析。利用电渗析进行提纯和分离物质的技术称为电渗析法！
第二就是反渗透法（RO）
反渗透就是在半透膜的原水一侧施加比水溶液渗透压高的外界压力，当原水透过半透膜时，只允许水透过，其他物质不能透过而被截留在膜表面的过程就是反渗透！

一，电渗析法工作原理：
电渗析法electrodialysis【ED】是利用离子交换膜进行海水淡化的方法。离子交换膜是一种功能性膜，分为阴离子交换膜和阳离子交换膜，【简称阴膜和阳膜】。阳膜只允许阳离子通过阴膜只允许阴离子通过，这就是离子交换膜的选择透过性。在外加电场的的作用下，水溶液中的阴，阳离子会分别向阳极和阴极移动，如果中间再加上一种交换膜，就可能达到分离浓缩的目的。
二，反渗透法工作原理：
利用反渗透膜选择性的只能透过溶剂（就是水）而截留物质的性质，实现液体混合物的分离过程。通过高压压力压迫水渗透过反渗透膜，而是其他物质被截留在膜的表面。

最后总结：
虽然电渗析的电压有点高，但是它的电流并不大，不能维持连续的氧化还原反应需要，并且非常的耗电！反渗透法的最大优点是节能，它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。随着水处理技术的发展，电渗析法已经越来越少的应用在纯水处理方面，而反渗透法是纯水处理最主要技术方法！

⑤ 阳离子交换膜的作用

1、可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。

2、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。

3、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。

4、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