離子交換膜側鏈磺酸基

Ⅰ 全氟磺酸離子交換膜( PSAIM)與全氟磺酸質子交換膜(PEM)的區別

全氟磺酸離子交換膜和全氟磺酸質子交換膜應是一個東西吧；而全氟磺酸離子膜是指全氟磺酸樹脂的一種膜形式吧，而交換膜是指全氟磺酸—羧酸復合膜吧。

Ⅱ 離子交換膜的原理是什麼

離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換。按交換基團性質的不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。

陽離子交換樹脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂，其結構式可簡單表示為R—SO3H，式中R代表樹脂母體，其交換原理為
2R—SO3H＋Ca2＋ （R—SO3）2Ca＋2H+

這也是硬水軟化的原理。

陰離子交換樹脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亞胺基（—NH2）等鹼性基團。它們在水中能生成OH-離子，可與各種陰離子起交換作用，其交換原理為

R—N（CH3）3OH＋Cl- R—N（CH3）3Cl＋OH-

由於離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂一般用適當濃度的無機酸或鹼進行洗滌，可恢復到原狀態而重復使用，這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗；陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理，進行再生。

離子交換樹脂的用途很廣，主要用於分離和提純。例如用於硬水軟化和製取去離子水、回收工業廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純抗生素等。

Ⅲ 離子交換膜的材質是什麼最好舉例說明。

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。
制備方法
離子交換膜分均相膜和非均相膜兩類，它們可以採用高分子的加工成型方法製造。
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、聚丙烯腈等製成膜，然後引入單體如苯乙烯、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、氟橡膠等充分混合後加工成膜。 無論是均相膜還是非均相膜，在空氣中都會失水乾燥而變脆或破裂，故必須保存在水中。
離子交換膜可裝配成電滲析器而用於苦鹹水的淡化和鹽溶液的濃縮。電滲析裝置的淡化程度可達一次蒸餾水純度。也可應用於甘油、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，也都採用離子交換膜。離子交換膜在膜技術領域中佔有重要的地位，它對仿生膜研究也將起重要作用。

Ⅳ 磺酸基陽離子交換鍵合硅膠為填充劑的色譜柱有嗎

原理：
離子交換色譜（ion exchange chromatography，IEC）以離子交換樹脂作為固定相，樹脂上具有固定離子基團及可交換的離子基團。當流動相帶著組分電離生成的離子通過固定相時，組分離子與樹脂上可交換的離子基團進行可逆變換。根據組分離子對樹脂親合力不同而得到分離。

裝置：
（1）分離柱 裝有離子交換樹脂，如陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂或螯合離子交換樹脂。為了減小擴散阻力，提高色譜分離效率，要使用均勻粒度的小球形樹脂。最常用的陽離子交換樹脂是在有機聚合物分子（如苯乙烯－二乙烯基苯共聚物）上連接磺酸基官能團（─SO3─）。最常用的陰離子交換劑是在有機聚合物分子上連接季銨官能團(─NH4)。這些都是常規高交換容量的離子交換樹脂，由於它們的傳質速度低，使柱效和分離速度都低。C.霍瓦特描述了一種薄膜陰離子交換樹脂，它是在苯乙烯－二乙烯基苯共聚物核心上沉澱一薄層陰離子交換樹脂，就象雞蛋有一薄層外皮那樣，離子交換反應只在外皮上進行,因此縮短了擴散的路徑,所以離子交換速度高，傳質快，提高了柱效。同樣，在小顆粒多孔硅膠上塗一薄層離子交換材料也可得到相同類型的樹脂。螯合離子交換樹脂具有絡合某些金屬離子而同時排斥另一些金屬離子的能力，因此這種樹脂具有很高的選擇性。除了離子交換柱外，其他高效液相色譜柱也可用於分離離子。
（2）抑制柱和柱後衍生作用 常用的檢測器不僅能檢測樣品離子，而且也對移動相中的離子有響應，所以必須消除移動相離子的干擾。在離子色譜中，消除(抑制)移動相離子干擾的常用方法有兩種。
①抑制反應，用抑制反應來改變移動相，使移動相離子不被檢測器測出。離子色譜通常使用電導檢測器。在抑制反應中??綞匝衾胱佣?裕?把高電導率移動相的氫氧化物轉變成水,而樣品離子則轉變成它們相應的酸：
NaOH+H+─→Na++H2O
NaX+H+─→HX+Na+
在裝有強酸性陽離子交換樹脂的柱中進行抑制反應，使用一段時間後，這種樹脂就需要再生，很不方便。改用連接有磺酸基(─SO3H)的離子交換膜(陽離子交換膜)或用連接有銨基(─NH4)的離子交換膜(陰離子交換膜)，就可以連續進行抑制反應。例如，陽離子交換膜可使陽離子通過它擴散過去，而陰離子則不能擴散過去。
1981年，T.S.史蒂文斯和斯莫爾等報道了中空纖維抑製法。這種纖維是由陽離子交換膜材料拉制而成。用這種方法不僅不需要再生抑制柱而且減小了峰的加寬，提高了柱效。一種比較新的膜技術是加一電場以加速離子的傳遞，該法與中空纖維法比較，其優點是反應時間短、交換能力高，並且可以用於陽離子和陰離子兩者。
②柱後衍生作用，將從柱子流出的洗出液與對被測物有特效作用的試劑相混合，在一反應器中生成帶色的絡合物（見配位化合物）。對衍生試劑最重要的要求是它們與被測物能生成絡合物，但不與移動相生成絡合物。柱後衍生法能用於測定重金屬離子，所用的衍生試劑有茜素紅S等。
（3）檢測器 分為通用型和專用型。通用型檢測器對存在於檢測池中的所有離子都有響應。離子色譜中最常用的電導檢測器就是通用型的一種。紫外－可見分光光度計是專用型的檢測器，對離子具有選擇性響應。可變波長紫外檢測器與電導檢測器聯用,能幫助鑒定未知峰,分辨重疊峰和提供電導檢測器不能測定的陰離子，如硫化物及亞砷酸中的陰離子的檢測。
在離子色譜中，電導檢測法總是和抑制反應配合使用。這種檢測器對分子不響應，如水、乙醇或者不離解的弱酸分子等。對於電導檢測器，一個重要的條件是溫度要穩定，所以檢測池要放在恆溫箱中，1982年H.薩托設計一種雙示差電導檢測器，消除了溫度變化對檢測的影響，可測定10-9摩爾的陰離子。

應用：
離子色譜主要用於測定各種離子的含量，特別適於測定水溶液中低濃度的陰離子，例如飲用水水質分析，高純水的離子分析，礦泉水、雨水、各種廢水和電廠水的分析，紙漿和漂白液的分析，食品分析，生物體液(尿和血等)中的離子測定，以及鋼鐵工業、環境保護等方面的應用。離子色譜能測定下列類型的離子：有機陰離子、鹼金屬、鹼土金屬、重金屬、稀土離子和有機酸,以及胺和銨鹽等。

Ⅳ 離子膜電解操作流程

又稱膜電槽電解法，是利用陽離子交換膜將單元電解槽分隔為陽極室和陰極室，使電解產品分開的方法。離子膜電解法是在離子交換樹脂（見離子交換劑）的基礎上發展起來的一項新技術。利用離子交換膜對陰陽離子具有選擇透過的特性，容許帶一種電荷的離子通過而限制相反電荷的離子通過，以達到濃縮、脫鹽、凈化、提純以及電化合成的目的。這項技術已經用於氯鹼的生產,海水和苦鹹水的淡化，工業用水和超純水的制備,酶、維生素與氨基酸等葯品的精製，電鍍廢液的回收，放射性廢水的處理等方面，其中應用最廣泛、成效最顯著的是氯鹼工業。在氯鹼工業中，利用陽離子交換膜電解槽電解食鹽或氯化鉀水溶液來製造氯氣、氫氣和高純度的燒鹼（氫氧化鈉）或氫氧化鉀。1975年日本旭化成工業公司製成全氟羧酸型離子交換膜，首先實現離子膜電解法制燒鹼，同年日本實現工業化生產。
工藝流程 經過兩次精製的濃食鹽水溶液連續進入陽極室（圖1[離子膜電解法生產流程]）,鈉離子在電場作用下透過陽離子交換膜向陰極室移動，進入陰極液的鈉離子連同陰極上電解水而產生的氫氧離子生成氫氧化鈉，同時在陰極上放出氫氣。食鹽水溶液中的氯離子受到膜的限制，基本上不能進入陰極室而在陽極上被氧化成為氯氣。部分氯化鈉電解後，剩餘的淡鹽水流出電解槽經脫除溶解氯，固體鹽重飽和以及精製後，返回陽極室，構成與水銀法類似的鹽水環路。離開陰極室的氫氧化鈉溶液一部分作為產品，一部分加入純水後返回陰極室。鹼液的循環有助於精確控制加入的水量，又能帶走電解槽內部產生的熱量。
離子膜電解槽 根據供電方式的不同，分為復極式和單極式兩種。復極式電解槽的各單元電解槽串聯相接，電解槽的總電壓為各個單元電解槽的電壓之和；電路中各台電解槽並聯。單極式電解槽的各單元電解槽並聯相接，電解槽的總電流為各個單元電解槽的電流之和；電路中各台電解槽串聯。有的離子膜電解槽為板式壓濾機型結構（圖2[壓濾機型離子交換膜電解槽結構]）:在長方形的金屬框內有爆炸復合的鈦－鋼薄板隔開陽極室和陰極室，拉網狀的帶有活性塗層的金屬陽極和陰極分別焊接在隔板兩側的肋片上，離子膜夾在陰陽兩極之間構成一個單元電解槽。大約 100個左右的單元電解槽由液壓裝置組成一台電解器。另外，還有類似板式換熱器的結構，由沖壓的輕型鈦板陽極、離子膜和沖壓的鎳板陰極夾在一起，構成單元電解槽。若干個單元電解槽夾在兩塊端板之間組成一台電解槽。
離子交換膜 側鏈上帶有磺酸基和（或）羧酸基等陰離子官能團的全氟聚合物製成的薄膜。對離子膜的要求：①陽離子選擇透過性好；②電解質擴散率低；③較高的化學穩定性和熱穩定性；④機械強度高，不易變形；⑤電阻小。現代陽離子交換膜大多為聚氟烴織物增強的全氟磺酸－全氟羧酸復合膜。面向陽極的一側為電阻較小的磺酸基；面向陰極的一側為含水量低的羧酸基，能抑制氫氧離子向陽極室移動而提高電流效率，有的還處理成為粗糙的表面，或附有微孔狀無機物薄膜，以增加全氟羧酸膜的親水性，減少氫氣泡在膜表面上的滯留。這種膜適用於兩極間距極小的所謂「零」極距或「膜」間隙的離子交換膜電解槽。
特點 ①總能耗最低（與隔膜電解法和水銀電解法相比），在4000A/m電流密度下，每噸燒鹼的直流電耗為7.56～7.92GJ(2100～2200kWh)；②燒鹼純度高,50％的氫氧化鈉鹼液，含氯化鈉50～60ppm;③無水銀或石棉污染環境的問題；④操作、控制都比較容易；⑤適應負荷變化的能力較大；⑥要求用高質量的鹽水；⑦離子膜的價格比較昂貴。
現狀和展望 80年代初，先進的離子膜可在 4000A/m的電流密度下運轉,電流效率為95％～96％;可以直接生產濃度為35％的氫氧化鈉，離子膜的使用壽命約為2年。由於離子膜法具有較多的優點,今後新建的氯鹼生產裝置一般將採用離子膜法。現有的水銀法或隔膜法氯鹼廠也會有一部分在技術改造時轉換為離子膜法。

Ⅵ 陽離子交換膜的原理是什麼

離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換。按交換基團性質的不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。

陽離子交換樹脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂，其結構式可簡單表示為R—SO3H，式中R代表樹脂母體，其交換原理為
2R—SO3H＋Ca2＋ （R—SO3）2Ca＋2H+

這也是硬水軟化的原理。

陰離子交換樹脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亞胺基（—NH2）等鹼性基團。它們在水中能生成OH-離子，可與各種陰離子起交換作用，其交換原理為

R—N（CH3）3OH＋Cl- R—N（CH3）3Cl＋OH-

由於離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂一般用適當濃度的無機酸或鹼進行洗滌，可恢復到原狀態而重復使用，這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗；陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理，進行再生。

離子交換樹脂的用途很廣，主要用於分離和提純。例如用於硬水軟化和製取去離子水、回收工業廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純抗生素等。

Ⅶ 離子交換膜的材質是什麼最好舉例說明.

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.
制備方法
離子交換膜分均相膜和非均相膜兩類,它們可以採用高分子的加工成型方法製造.
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、聚丙烯腈等製成膜,然後引入單體如苯乙烯、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、氟橡膠等充分混合後加工成膜.無論是均相膜還是非均相膜,在空氣中都會失水乾燥而變脆或破裂,故必須保存在水中.
離子交換膜可裝配成電滲析器而用於苦鹹水的淡化和鹽溶液的濃縮.電滲析裝置的淡化程度可達一次蒸餾水純度.也可應用於甘油、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,也都採用離子交換膜.離子交換膜在膜技術領域中佔有重要的地位,它對仿生膜研究也將起重要作用.

Ⅷ 膜電解法是什麼意思

離子膜電解法編輯本段回目錄

正文編輯本段回目錄
又稱膜電槽電解法，是利用陽離子交換膜將單元電解槽分隔為陽極室和陰極室，使電解產品分開的方法。離子膜電解法是在離子交換樹脂（見離子交換劑）的基礎上發展起來的一項新技術。利用離子交換膜對陰陽離子具有選擇透過的特性，容許帶一種電荷的離子通過而限制相反電荷的離子通過，以達到濃縮、脫鹽、凈化、提純以及電化合成的目的。這項技術已經用於氯鹼的生產,海水和苦鹹水的淡化，工業用水和超純水的制備,酶、維生素與氨基酸等葯品的精製，電鍍廢液的回收，放射性廢水的處理等方面，其中應用最廣泛、成效最顯著的是氯鹼工業。在氯鹼工業中，利用陽離子交換膜電解槽電解食鹽或氯化鉀水溶液來製造氯氣、氫氣和高純度的燒鹼（氫氧化鈉）或氫氧化鉀。1975年日本旭化成工業公司製成全氟羧酸型離子交換膜，首先實現離子膜電解法制燒鹼，同年日本實現工業化生產。
工藝流程 經過兩次精製的濃食鹽水溶液連續進入陽極室（圖1）,鈉離子在電場作用下透過陽離子交換膜向陰極室移動，進入陰極液的鈉離子連同陰極上電解水而產生的氫氧離子生成氫氧化鈉，同時在陰極上放出氫氣。食鹽水溶液中的氯離子受到膜的限制，基本上不能進入陰極室而在陽極上被氧化成為氯氣。部分氯化鈉電解後，剩餘的淡鹽水流出電解槽經脫除溶解氯，固體鹽重飽和以及精製後，返回陽極室，構成與水銀法類似的鹽水環路。離開陰極室的氫氧化鈉溶液一部分作為產品，一部分加入純水後返回陰極室。鹼液的循環有助於精確控制加入的水量，又能帶走電解槽內部產生的熱量。
離子膜電解槽 根據供電方式的不同，分為復極式和單極式兩種。復極式電解槽的各單元電解槽串聯相接，電解槽的總電壓為各個單元電解槽的電壓之和；電路中各台電解槽並聯。單極式電解槽的各單元電解槽並聯相接，電解槽的總電流為各個單元電解槽的電流之和；電路中各台電解槽串聯。有的離子膜電解槽為板式壓濾機型結構（圖2）:在長方形的金屬框內有爆炸復合的鈦－鋼薄板隔開陽極室和陰極室，拉網狀的帶有活性塗層的金屬陽極和陰極分別焊接在隔板兩側的肋片上，離子膜夾在陰陽兩極之間構成一個單元電解槽。大約 100個左右的單元電解槽由液壓裝置組成一台電解器。另外，還有類似板式換熱器的結構，由沖壓的輕型鈦板陽極、離子膜和沖壓的鎳板陰極夾在一起，構成單元電解槽。若干個單元電解槽夾在兩塊端板之間組成一台電解槽。

離子交換膜 側鏈上帶有磺酸基和（或）羧酸基等陰離子官能團的全氟聚合物製成的薄膜。對離子膜的要求：①陽離子選擇透過性好；②電解質擴散率低；③較高的化學穩定性和熱穩定性；④機械強度高，不易變形；⑤電阻小。現代陽離子交換膜大多為聚氟烴織物增強的全氟磺酸－全氟羧酸復合膜。面向陽極的一側為電阻較小的磺酸基；面向陰極的一側為含水量低的羧酸基，能抑制氫氧離子向陽極室移動而提高電流效率，有的還處理成為粗糙的表面，或附有微孔狀無機物薄膜，以增加全氟羧酸膜的親水性，減少氫氣泡在膜表面上的滯留。這種膜適用於兩極間距極小的所謂「零」極距或「膜」間隙的離子交換膜電解槽。
特點 ①總能耗最低（與隔膜電解法和水銀電解法相比），在4000A/m2電流密度下，每噸燒鹼的直流電耗為7.56～7.92GJ(2100～2200kWh)；②燒鹼純度高,50％的氫氧化鈉鹼液，含氯化鈉50～60ppm;③無水銀或石棉污染環境的問題；④操作、控制都比較容易；⑤適應負荷變化的能力較大；⑥要求用高質量的鹽水；⑦離子膜的價格比較昂貴。
現狀和展望 80年代初，先進的離子膜可在 4000A/m2的電流密度下運轉,電流效率為95％～96％;可以直接生產濃度為35％的氫氧化鈉，離子膜的使用壽命約為2年。由於離子膜法具有較多的優點,今後新建的氯鹼生產裝置一般將採用離子膜法。現有的水銀法或隔膜法氯鹼廠也會有一部分在技術改造時轉換為離子膜法。

Ⅸ 離子膜電解法的離子膜電解法

萊特.萊德又稱膜電槽電解法，是利用陽離子交換膜將單元電解槽分隔為陽極室和版陰極室，使電解產權品分開的方法。離子膜電解法是在離子交換樹脂(見離子交換劑)的基礎上發展起來的一項新技術。利用離子交換膜對陰陽離子具有選擇透過的特性，容許帶一種電荷的離子通過而限制相反電荷的離子通過，以達到濃縮、脫鹽、凈化、提純以及電化合成的目的。

經過兩次精製的濃食鹽水溶液連續進入陽極室(圖1),鈉離子在電場作用下透過陽離子交換膜向陰極室移動，進入陰極液的鈉離子連同陰極上電解水而產生的氫氧離子生成氫氧化鈉，同時在陰極上放出氫氣。食鹽水溶液中的氯離子受到膜的限制，基本上不能進入陰極室而在陽極上被氧化成為氯氣。部分氯化鈉電解後，剩餘的淡鹽水流出電解槽經脫除溶解氯，固體鹽重飽和以及精製後，返回陽極室，構成與水銀法類似的鹽水環路。離開陰極室的氫氧化鈉溶液一部分作為產品，一部分加入純水後返回陰極室。鹼液的循環有助於精確控制加入的水量，又能帶走電解槽內部產生的熱量。