陽離子交換膜允許什麼粒子通過

① 電滲析工作原理及特點

電滲析工作原理及特點是非常重要的，使用的時候要了解使用技巧，但要是更深入了解工作原理就能更好的理解工作。中達咨詢就電滲析工作原理及特點和大家介紹一下。
電滲析利用半透膜的選擇透過性來分離不同的溶質粒子（如離子）的方法稱為滲析。在電場作用下進行滲析時，溶液中的帶電的溶質粒子（如離子）通過膜而遷移的現象稱為電滲析。利用電滲析進行提純和分離物質的技術稱為電滲析法，它是20世紀50年代發展起來的一種新技術，最初用於海水淡化，現在廣泛用於化工、輕工、冶金、造紙、醫葯工業，尤以制備純水和在環境保護中處理三廢最受重視，例如用於酸鹼回收、電鍍廢液處理以及從工業廢水中回收有用物質等。電滲析與近年引進的另一種膜分離技術反滲透相比，它的價格便宜，但脫鹽率低。當前國產離子交換膜質量亦很穩定，運行管理也很方便，自動控制頻繁倒極電滲析（EDR），運行管理更加方便。原水利用率可達80%，一般原水回收率 在45-70%之間。電滲析主要用於水的初級脫鹽，脫鹽率在45-90%之間。它廣泛被用於海水與苦鹹水淡化；制備純水時的初級脫鹽以及鍋爐、動力設備給水的脫鹽軟化等。
實質上，電滲析可以說是一種除鹽技術，因為各種不同的水（包括天然水、自來水、工業廢水）中都有一定量的鹽分，而組成這些鹽的陰、陽離子在直流電場的作用下會分別向相反方向的電極移動。如果在一個電滲析器中插入陰、陽離子交換膜各一個，由於離子交換膜具有選擇透過性，即陽離子交換膜只允許陽離子自由通過，陰離子交換膜只允許陰離子以通過，這樣在兩個膜的中間隔室中，鹽的濃度就會因為離子的定向遷移而降低，而*近電極的兩個隔室則分別為陰、陽離子的濃縮室，最後在中間的淡化室內達到脫鹽的目的。實際應用中，一台電滲析器並非由一對陰、陽離子交換膜所組成（因為這樣做效率很低），而是採用一百對，甚至幾百對交換膜，因而大大提高效率。
一、應用范圍目前電滲析器應用范圍廣泛，它在水的淡化除鹽、海水濃縮制鹽精製乳製品，果汁脫酸精和提純，製取化工產品等方面,還可以用於食品，輕工等行業製取純水、電子、醫葯等工業製取高純水的前處理。鍋爐給水的初級軟化脫鹽，將苦鹹水淡化為飲用水。電滲析器適用於電子、醫葯、化工、火力發電、食品、啤酒、飲料、印染及塗裝等行業的給水處理。也可用於物料的濃縮、提純、分離等物理化學過程。電滲析還可以用於廢水、廢液的處理與貴重金屬的回收，如從電鍍廢液中回收鎳。二、基本性能（1）操作壓力 0.5─3.0kg/cm2 左右（2）操作電壓、電流100─250V，1─3A（3）本體耗電量每噸淡水約0.2─旅運2.0度
三、電滲析法的特點為
① 可以同時對電解質水溶液起淡化、濃縮、分離、培卜提純作用；
② 可以用於蔗糖等非電解質的提純，以除去其中的電解質；
③ 在原理上，電滲析器是一個帶有隔膜的電解池，可以利用電極上的氧化還原效率高。四、在電滲析過程中，也進行以下次要過程
① 同名離子的遷移，離子交換膜的選擇透過性往往不可能是百分之百的，因此總會有少量的相反離子透過交換膜；
② 離子的濃差擴散，由於濃縮室和淡化室中的溶液中存在著濃度差，總會有少量的離子由濃縮室向淡化室擴散遷移，從而降低了滲析效率；
③ 水的滲透，盡管交換膜是不允許溶劑分子透過的，但是由於淡化室與濃縮室之間存在濃度差，就會使部分溶劑分子（水）向濃縮室滲透；
④ 水的電滲析，由於離子的水合作用和形成雙電層，在直流電場作用下，水分子也可從淡化室向濃縮室遷移；
⑤ 水的極化電離，有時由於工作條件不良，會強迫水電離為氫離子和氫氧根離子，它們可透過交換膜進入濃縮室；
⑥ 水的壓滲配鎮穗，由於濃縮室和淡化室之間存在流體壓力的差別，迫使水分子由壓力大的一側向壓力小的一側滲透。顯然，這些次要過程對電滲析是不利因素，但是它們都可以通過改變操作條件予以避免或控制。
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② 什麼是滲析法

滲析法是指利用油或其他液體從潤滑脂中析出的現象分離物質的一種方法，在工業及科研中常用作提取和分離物質。具體來說，滲析法主要有以下三種類型：

1. 依靠薄膜中「孔道」的大小分離：

   • 通過薄膜上的孔道大小，可以選擇性地讓大小不同的分子或粒子通過，從而實現物質的分離。

2. 依靠薄膜的離子結構分離：

   • 利用薄膜的離子交換性質，如陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過，從而分離性質不同的離子。

3. 依靠薄膜有選擇的溶解性分離：

   • 某些薄膜具有特定的溶解性，能夠溶解並透過某些液體或氣體，從而實現這些物質的分離。只要薄膜具備上述三種作用之一，就能成為半透膜，用於滲析過程。

在廢水處理等實際應用中，離子交換膜是最常用的半透膜之一。

③ 高中化學中燃料電池為什麼要用質子交換膜質子交換膜的作用是什麼用了它之後和沒用相比有什麼好處謝

高中化學中燃料電池為什麼要用質子交換膜？質子交換膜的作用是什麼？用了它之後和沒用相比有什麼好處？謝
還有，陽離子交換膜和陰離子交換膜在什麼時候用啊？他們的原理是什麼，有什麼用途？這些膜我有沒弄懂！謝謝各位哥哥姐姐啦，我馬上要高考了，急啊！！謝謝O(∩_∩)O謝謝
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陽離子交換膜和陰離子交換膜作用是讓陽離子或陰離子通過，形成電流，同事阻隔正負極的氧化劑和燃料，防止正負極氧化劑和燃料直接接觸，其原理是離子交換膜的選擇透過性。質子交換膜的作用是讓質子通過，形成電流，同事阻隔正負極的氧化劑和燃料。
wenming... 推薦於：2017-09-18
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其他回答（3）
離子交換膜是一種選擇性透過的膜，比如陽離子交換膜，就只能有陽離子通過，陰離子就不行。
他的原理是通過成膜材料上面的基團，通過對離子的結合和分離，形成一條條離子通道。比如質子交換膜，通常會有一些易於質子結合的強電解質基團，比如磺酸根，質子很容易和基團結合，也很溶液分離，使得質子順利通過膜。而驅動力可能是膜兩側的壓力差、濃度差或者電勢差等。用途一般是電化學上的應用，比如燃料電池。氯鹼工藝。
燃料電池要用質子交換膜這個不準確，目前只有pemfc和dmfc是用質子交換膜的。它的原理上面簡單說過了，你可以配合圖看看書。他的作用是讓質子通過，形成電流，同事阻隔正負極的氧化劑和燃料。用了他和沒有用比有什麼好處，這個問題只能說它是燃料電池的一個必須的組成部分，沒有它電池根本都不工作。
有問題再問我吧
bluecat... 2011-04-27
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質子交換膜是只允許水和質子（或稱水合質子，H3O+）穿過的膜。
原理簡單說就是：水合質子同質子交換膜中的磺酸基結合，然後從一個磺酸基到另一個磺酸基，最終到達另一邊。理論上只允許水和質子通過，但實際上一些陽離子、小分子有機物也可能會通過
質子交換膜膜材料的改進及應用
質子交換膜燃料電池具有工作溫度低、啟動快、比功率高、結構簡單、操作方便等優點，被公認為電動汽車、固定發電站等的首選能源。在燃料電池內部，質子交換膜為質子的遷移和輸送提供通道，使得質子經過膜從陽極到達陰極，與外電路的電子轉移構成迴路，向外界提供電流，因此質子交換膜的性能對燃料電池的性能起著非常重要的作用，它的好壞直接影響電池的使用壽命。
迄今最常用的質子交換膜（PEMFC）仍然是美國杜邦公司的Nafion®膜，具有質子電導率高和化學穩定性好的優點，目前PEMFC大多採用Nafion®等全氟磺酸膜，國內裝配PEMFC所用的PEM主要依靠進口。但Nafion®類膜仍存在下述缺點：(1)製作困難、成本高，全氟物質的合成和磺化都非常困難，而且在成膜過程中的水解、磺化容易使聚合物變性、降解，使得成膜困難，導致成本較高；(2)對溫度和含水量要求高，Nafion®系列膜的最佳工作溫度為70～90℃，超過此溫度會使其含水量急劇降低，導電性迅速下降，阻礙了通過適當提高工作溫度來提高電極反應速度和克服催化劑中毒的難題；(3)某些碳氫化合物，如甲醇等，滲透率較高，不適合用作直接甲醇燃料電池(DMFC)的質子交換膜。
因此，為了提高質子交換膜的性能，對質子交換膜的改進研究正不斷進行著。從近兩年的文獻報道看，改進方法可採用以下幾種方法：
（1）有機/無機納米復合質子交換膜，依靠納米顆粒尺寸小和比表面積大的特點提高復合膜的保水能力，從而達到擴大質子交換膜燃料電池工作溫度范圍的目的；
（2）對質子交換膜的骨架材料進行改進，針對目前最常用的Nafion®膜的缺點，或在Nafion®膜基礎上改進，或另選用新型骨架材料；
（3）對膜的內部結構進行調整，特別是增加其中微孔，以使成膜方便，並解決催化劑中毒的問題。
另外，除了這3種改進，現有的許多研究都或多或少的採用了納米技術，使材料更小，性能更佳。
以下對採用這三種方法的文獻進行簡要介紹。
（1）有機/無機納米復合質子交換膜
2003年12月4日公開的Columbian化學公司世界專利WO2003100884揭示了一種磺酸導體聚合物接枝碳材料。其製作工藝為將含雜原子的導體聚合物單體在碳材料中氧化聚合，並磺化接枝，該方法也可進一步金屬化聚合物接枝的碳材料。含碳材料可以是碳黑、石墨、納米碳或fullerenes等。聚合物為聚苯胺、聚吡咯等。其質子電導率為8.9×10-2S/cm（採用Nafion-磺酸聚苯胺測試）。
國內較多專利均採用類似方法。如2003年6月公開的清華大學中國專利CN1476113，將膜基體含磺酸側基的芳雜環聚合物加到溶劑中，形成均勻混合物後，加入無機物，形成懸浮物。通過納米破碎技術對該懸浮物進行破碎，得到分散均勻的漿料，用澆注法制膜。其形成的膜結構均勻、相當緻密。它不但能良好地抗甲醇滲透，還具有良好的化學穩定性和質子傳導性，甲醇滲透率小於5％。
（2）對膜骨架聚合物材料進行改進
《Journal of Membrane Science》雜志2005年刊登了香港大學發表的論文，其採用原位酸催化聚合法，將Nafion和聚糠醇共聚，由該材料制備的質子交換膜明顯改善了還原甲醇流量，其質子電導率為0.0848S/cm。
2004年公開的中山大學中國專利CN1585153，介紹了一種直接醇類燃料電池的改性質子交換膜的制備方法。所述制備方法是以市售的磺化樹脂為原料，並加入無機納米材料，通過流延法、壓延法、塗漿法或浸膠法等成膜方法來制備質子交換膜。
（3）對膜的內部結構進行調整
《Elctrochimica Acta》雜志2004年刊登了韓國Gwangju科技學院的論文，其採用了選擇改進型聚合物為質子交換膜，其選用了磺化聚苯乙烯-b-聚（乙烯-γ-丁烯）-b-聚苯乙烯共聚物（SSEBS），在微觀形態下觀察，呈現出納米結構離子通道，這種質子交換膜的電抗性比普通質子交換膜更優異。
2001年公開的由華中科技大學申請的中國發明專利CN1411085，其在一塊厚度h≤1mm的陶瓷薄膜構上有序分布有若干微孔，其孔徑n≤2mm，微孔遍布整個陶瓷薄膜，在所述陶瓷薄膜的微孔內填充有高電導率的電解質。孔徑n最好為納米數量級。該質子交換膜的制備方法為：首先在厚度h≤1mm金屬薄膜上制備有序微孔；再用電化學方法或其它方式氧化成陶瓷薄膜；然後在陶瓷薄膜的微孔中填充高電導率的電解質。這種方法成膜容易，製造成本低的特點，並且可以通過提高質子交換膜的工作溫度解決催化劑中毒的問題。
此外，近期國外報道的一些質子交換膜製造方法還有：
WO200545976為Renault公司於2005年5月19日申請的有關離子導體復合質子交換膜的專利，其揭示了一種離子導體復合膜的製造方法，包括a）組合電子和離子性非導體聚合物，或在溶液或熔融狀態下將低熔點鹽與至少兩種聚合物混合；b）與硅土水解類有機前驅體結合；c）與相適合的雜多酸有機溶液混合，鑄造成膜，特別是成薄膜狀，厚度為5～500微米，具有平滑表面，離子導體孔道為納米級。其中聚合物選擇為聚碸類和聚醯亞胺樹脂。最終質子電導率為433k，100%RH條件下測試，達到（1.1～3.8）×10-2S/cm。
2005年3月10日公開的SABANCI大學世界專利WO200521845，使用了一種金屬塗層的納米纖維，此外還涉及電子紡紗納米纖維的金屬塗層工藝。
表1和表2分別列出了以上新方法所採用的材料、質子電導率及最終燃料電池的性能。
但目前對新方法的研究還未成熟，有一些缺點還有待進一步完善。例如：在添加無機物後復合膜會變脆且硬，成膜性變差，所以復合膜中有機物與無機物之間的適當比列變得尤其重要，這也是今後研究方向之一，此外，加入納米粒子後，在膜的綜合性能，如納米粒子的分散性能、控制反應能量方面的研究也值得進一步關注。
ht19891... 2011-04-27
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燃料電池中才會用到，使得陽離子或者陰離子單項通過，使反應能夠持續進行。
jun9209... 2011-04-27

④ 電滲析水處理技術好還是反滲透

最近我們在網路貼吧里老是看到有人在提問，問純水設備是電滲析的技術好還是反滲透的技術好，需要注意什麼問題，科瑞就這個問題，首先我們應該不是要回答這個問題，分析這個問題之前，最起碼我們要弄懂什麼是電滲析？什麼又是反滲透？各自工作原理是什麼？

第一個就是電滲析法electrodialysis：
電滲析法是利用半透膜的選擇透過性來分離不同的溶質粒子（如游離子）的方法叫做滲析。電場作用下進行滲析時，溶液中的帶電的溶質粒子通過膜而遷移的現象稱為電滲析。利用電滲析進行提純和分離物質的技術稱為電滲析法！
第二就是反滲透法（RO）
反滲透就是在半透膜的原水一側施加比水溶液滲透壓高的外界壓力，當原水透過半透膜時，只允許水透過，其他物質不能透過而被截留在膜表面的過程就是反滲透！

一，電滲析法工作原理：
電滲析法electrodialysis【ED】是利用離子交換膜進行海水淡化的方法。離子交換膜是一種功能性膜，分為陰離子交換膜和陽離子交換膜，【簡稱陰膜和陽膜】。陽膜只允許陽離子通過陰膜只允許陰離子通過，這就是離子交換膜的選擇透過性。在外加電場的的作用下，水溶液中的陰，陽離子會分別向陽極和陰極移動，如果中間再加上一種交換膜，就可能達到分離濃縮的目的。
二，反滲透法工作原理：
利用反滲透膜選擇性的只能透過溶劑（就是水）而截留物質的性質，實現液體混合物的分離過程。通過高壓壓力壓迫水滲透過反滲透膜，而是其他物質被截留在膜的表面。

最後總結：
雖然電滲析的電壓有點高，但是它的電流並不大，不能維持連續的氧化還原反應需要，並且非常的耗電！反滲透法的最大優點是節能，它的能耗僅為電滲析法的1/2，蒸餾法的1/40。隨著水處理技術的發展，電滲析法已經越來越少的應用在純水處理方面，而反滲透法是純水處理最主要技術方法！

⑤ 陽離子交換膜的作用

1、可裝配成電滲析器而用於苦鹹水的淡化和鹽溶液的濃縮。

2、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。

3、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。

4、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