離子交換膜導電性能

1. 離子交換膜

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交換膜。1956年首次成功地用於電滲析脫鹽工藝上。

離子交換膜是具有離子交換性能的、由高分子材料製成的薄膜(也有無機離子交換股，但其使用尚不普通)。它與離子交換樹脂相似，都是在高分子骨架上連接一個活性基團，但作用機理和方式、效果都有不同之處。當前市場上離子交換膜種類繁多，也沒有統一的分類方法。一般按膜的宏觀結構分為三大類：
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、加網熱壓而成。樹脂分散在黏合劑中，因而其化學結構是不均勻的。
2. 均相離子交換膜 均相離子交換膜系將活性基團引入一惰性支持物中製成。它沒有異相結構，本身是均勻的。其化學結構均勻，孔隙小，膜電阻小，不易滲漏，電化學性能優良，在生產中應用廣泛。但製作復雜，機械強度較低。
3. 半均相離子交換膜 也是將活性基團引入高分子支持物製成的。但兩者不形成化學結合，其性能介於均相離子交換膜和非均相離子交換膜之間。
此外，離子交換膜按功能及結構的不同，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、聚電解質復合物膜五種類型。離子交換膜的構造和離子交換樹脂相同，但為膜的形式。

2. 離子交換膜與離子交換樹脂這兩者有什麼區別

離子交換膜與離子交換樹脂

離子交換膜又稱「離子交換樹脂膜」或「離子選擇透過膜」。這是因為離子交換膜與用於水處理領域的粒狀離子交換膜樹脂，具有基本相同的結構，而且早期的離子交換膜就是使用離子交換樹脂，通過加入粘合劑混煉拉片，然後加網熱壓成為膜狀物的，所以，有「離子交換樹脂漠」之稱。

但是，離子交換膜和離子交換樹脂之間，除形狀之差而外，還有著根本不同的作用原理：離子交換樹脂是通過離子的吸附、葯品溶離和再生的離子交換機能進行脫鹽，但離子交換膜不是通過離子交換的機能，而是以選擇透過為其主要機理，將離子作為一種選擇性通過的媒介物。

此外，在應用方法上也不相同，例如，離子交換樹脂的使用過程包含著處理、交換、再生等步驟，而離子交換膜在應用過程中，可以連續作用，不必再生。由此看來，與其稱為離子交換膜，不如稱為「離子選擇透過膜」更為確切。不過，根據長期的習慣，人們還是沿稱「離子交換膜」。

離子交換膜可製成均相膜和非均相膜兩類。

而離子交換樹脂就屬於非均相膜

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功能基。也可通過甲醛、苯酚等單體聚合製得。

②非均相膜。用粒度為200400目的離子交換樹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後加工成膜製得。

3. 電解池離子交換膜到底有什麼用

離子交換膜是具有離子交換性能的、由高分子材料製成的薄膜(也有無機離子交換股，但其使用尚不普通)。它與離子交換樹脂相似，都是在高分子骨架上連接一個活性基團，但作用機理和方式、效果都有不同之處。當前市場上離子交換膜種類繁多，也沒有統一的分類方法。一般按膜的宏觀結構分為三大類：
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、加網熱壓而成。樹脂分散在黏合劑中，因而其化學結構是不均勻的。
2. 均相離子交換膜 均相離子交換膜系將活性基團引入一惰性支持物中製成。它沒有異相結構，本身是均勻的。其化學結構均勻，孔隙小，膜電阻小，不易滲漏，電化學性能優良，在生產中應用廣泛。但製作復雜，機械強度較低。
3. 半均相離子交換膜 也是將活性基團引入高分子支持物製成的。但兩者不形成化學結合，其性能介於均相離子交換膜和非均相離子交換膜之間。
此外，離子交換膜按功能及結構的不同，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、聚電解質復合物膜五種類型。離子交換膜的構造和離子交換樹脂相同，但為膜的形式。

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。

4. 衡量電滲析離子交換膜性能的指標有哪些

衡量電滲析離子交換膜性能的指標有哪些?

電滲析法的關鍵在於電滲析器的性能，而電滲析器性能的關鍵又取決於離子交換膜的性能。離子交換膜性能的具體衡量指標有以下幾方面。

(1)膜的選擇透過性指標膜的選擇透過性是離子交換膜最重要的性能，可用遷移數和膜電λ來表徵膜的選擇透過性。極端情況下，理想膜只允許反離子通過，不允許同離子通過，即此時反離子的遷移數為1，同離子的遷移數為零。因此可用遷移數定量地表示膜的選擇透過性。

用離子交換膜分隔兩種濃度不同的電解質溶液，橫跨膜的電λ差就是膜電λ。膜電λ的大小取決於膜的離子選擇透過性和膜兩側溶液的濃度差。因此，在一定的濃差及溫度下，可以用膜電λ表徵膜的選擇透過性。

(2)交換容量 指單λ膜樣品中所含活性基團的數量。通常以單λ乾重(g)的膜所含可交換離子的物質的量(mm01)表示。膜的選擇透過性及導電性能均與膜的交換容量大小相關。膜的交換容量一般在1～3mmol／g干膜。

(3)導電性膜的導電性可以用電阻率、電導率或面電阻表示。面電阻是指單λ膜面積所具有的電阻，單λa／cm2膜。完全乾燥的膜基本不導電，膜的導電性能是由含水膜中的電解質溶液實現的，因此膜的導電性與溶液及膜中的離子種類、濃度以及溶液溫度、膜自身的特性等相關，通常要求膜的導電能力應大於溶液的導電能力。

(4)含水率它表示濕膜中所含水的百分數(可以單λ質量干膜或濕膜計)。含水率與膜的活性基團數量、交聯度以及電解質溶液的離子種類、平衡濃度相關。其數值通常在30 9／6～50％范Χ。

(5)厚度膜的厚度與膜電阻和機械強度相關。在保證一定機械強度的前提下，膜越薄，其電阻就越小，導電性能也就越好。通常異相膜的厚度約1mm，均相膜厚度約0．2～0．6mm，最薄的為O．015mm。
(6)破裂強度 膜在實際應用中所能承受的最大垂直壓力。破裂強度是衡量膜的機械強度的重要指標之一。在電滲析器操作中，膜兩側所受到的流體壓力不可能相等，因此膜必須具備足夠的機械強度，以免因膜的破裂造成濃室和淡室貫通而使電滲析器無法運行。國產膜的破裂強度為0．3～1．0MPa。

5. 離子交換膜法電解食鹽水具體原理 謝謝

二、離子交換膜法制燒鹼
1．離子交換膜電解槽的構成

離子交換膜電解槽

主要由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導電銅棒等組成；每台電解槽由若干個單元槽串聯或並聯組成。陽極用金屬鈦網製成，為了延長電極使用壽命和提高電解效率，陽極網上塗有鈦、釕等氧化物塗層；陰極由碳鋼網製成，上面塗有鎳塗層；離子交換膜把電解槽分成陰極室和陽極室。

電極均為網狀，可增大反應接觸面積，陽極表面的特殊處理是考慮陽極產物Cl2的強腐蝕性。

離子交換膜法制燒鹼名稱的由來，主要是因為使用的陽離子交換膜，該膜有特殊的選擇透過性，只允許陽離子通過而阻止陰離子和氣體通過，即只允許H＋、Na+通過，而Cl－、OH－和兩極產物H2和Cl2無法通過，因而起到了防止陽極產物Cl2和陰極產物H2相混合而可能導致爆炸的危險，還起到了避免Cl2和陰極另一產物NaOH反應而生成NaClO影響燒鹼純度的作用。

上海天原化工廠電解車間的離子交換膜電解槽

2．離子交換膜法電解制鹼的主要生產流程

如圖，精製的飽和食鹽水進入陽極室；純水（加入一定量的NaOH溶液）加入陰極室，通電後H2O在陰極表面放電生成H2，Na+則穿過離子膜由陽極室進入陰極室，此時陰極室導入的陰極液中含有NaOH；Cl－則在陽極表面放電生成Cl2。電解後的淡鹽水則從陽極室導出，經添加食鹽增加濃度後可循環利用。

陰極室注入純水而非NaCl溶液的原因是陰極室發生反應為2H++2e－=H2↑；而Na+則可透過離子膜到達陰極室生成NaOH溶液，但在電解開始時，為增強溶液導電性，同時又不引入新雜質，陰極室水中往往加入一定量NaOH溶液。

氯鹼工業的主要原料：飽和食鹽水，但由於粗鹽水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等雜質，遠不能達到電解要求，因此必須經過提純精製。

6. 在電解飽和食鹽水制鹼時，用到了陽離子交換膜，那麼電解過程中，溶液中只能靠陽離子的定向移動來導電嗎

離子膜主要由全氟羧酸層、磺酸層和增強網布組成。陰極的羧酸層為阻擋層，具有高正離子選擇滲透性；陽極的磺酸層具有高離子傳導性。一般是阻擋陰離子通過，允許陽離子通過。在電解食鹽水時，理論上之允許鈉離子和水通過，導電性靠其完成。但是膜上不可避免的會存在微孔會有少數的陰離子從中遷移。

7. 離子交換膜的特點是什麼

1）離子交換膜是一種含離子基團的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。2）離子交換膜按功能及結構的不同，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、聚電解質復合物膜五種類型。3）離子交換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+＞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-＞ CrO4-＞NO3-＞I-＞(COO)2-(草酸根)＞SO42-4）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。

8. 離子交換膜電解槽的組成是什麼陽離子交換膜的作用是什麼

①離子交來換膜電解自槽的組成
由陽極（金屬鈦網）、陰極（碳鋼網）、離子交換膜、電解槽框和導電銅棒等組成，電解槽由若干個單元槽串聯或並聯組成。下圖表示一個單元槽的示意圖。
②陽離子交換膜的作用
將電解槽隔成陰極室和陽極室，它只允許陽離子（Na＋）通過，而阻止陰離子（Cl－、OH－）和氣體通過。這樣既能防止陰極產生的H2和陽極產生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影響燒鹼的質量。

9. 離子交換膜基本原理及應用的介紹

《離子交換膜基本原理及應用》是一本書籍，該書全面系統地介紹了離子交換膜的制備、性能測定及其應用。全書分為基本原理卷和應用卷，內容新穎、翔實。基本原理卷部分概念清晰，圖文並茂，易於理解；應用卷藉助大量已成功應用的工業規模化的實例，介紹了離子交換膜特別是雙極膜的應用。