离子交换膜导电性能

1. 离子交换膜

一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因为一般在应用时主要是利用它的离子选择透过性，所以也称为离子选择透过性膜。1950年W.朱达首先合成了离子交换膜。1956年首次成功地用于电渗析脱盐工艺上。

离子交换膜是具有离子交换性能的、由高分子材料制成的薄膜(也有无机离子交换股，但其使用尚不普通)。它与离子交换树脂相似，都是在高分子骨架上连接一个活性基团，但作用机理和方式、效果都有不同之处。当前市场上离子交换膜种类繁多，也没有统一的分类方法。一般按膜的宏观结构分为三大类：
1. 非均相离子交换膜 由粉末状的离子交换树脂加黏合剂混炼、拉片、加网热压而成。树脂分散在黏合剂中，因而其化学结构是不均匀的。
2. 均相离子交换膜 均相离子交换膜系将活性基团引入一惰性支持物中制成。它没有异相结构，本身是均匀的。其化学结构均匀，孔隙小，膜电阻小，不易渗漏，电化学性能优良，在生产中应用广泛。但制作复杂，机械强度较低。
3. 半均相离子交换膜 也是将活性基团引入高分子支持物制成的。但两者不形成化学结合，其性能介于均相离子交换膜和非均相离子交换膜之间。
此外，离子交换膜按功能及结构的不同，可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同，但为膜的形式。

2. 离子交换膜与离子交换树脂这两者有什么区别

离子交换膜与离子交换树脂

离子交换膜又称“离子交换树脂膜”或“离子选择透过膜”。这是因为离子交换膜与用于水处理领域的粒状离子交换膜树脂，具有基本相同的结构，而且早期的离子交换膜就是使用离子交换树脂，通过加入粘合剂混炼拉片，然后加网热压成为膜状物的，所以，有“离子交换树脂漠”之称。

但是，离子交换膜和离子交换树脂之间，除形状之差而外，还有着根本不同的作用原理：离子交换树脂是通过离子的吸附、药品溶离和再生的离子交换机能进行脱盐，但离子交换膜不是通过离子交换的机能，而是以选择透过为其主要机理，将离子作为一种选择性通过的媒介物。

此外，在应用方法上也不相同，例如，离子交换树脂的使用过程包含着处理、交换、再生等步骤，而离子交换膜在应用过程中，可以连续作用，不必再生。由此看来，与其称为离子交换膜，不如称为“离子选择透过膜”更为确切。不过，根据长期的习惯，人们还是沿称“离子交换膜”。

离子交换膜可制成均相膜和非均相膜两类。

而离子交换树脂就属于非均相膜

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200400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。

3. 电解池离子交换膜到底有什么用

离子交换膜是具有离子交换性能的、由高分子材料制成的薄膜(也有无机离子交换股，但其使用尚不普通)。它与离子交换树脂相似，都是在高分子骨架上连接一个活性基团，但作用机理和方式、效果都有不同之处。当前市场上离子交换膜种类繁多，也没有统一的分类方法。一般按膜的宏观结构分为三大类：
1. 非均相离子交换膜 由粉末状的离子交换树脂加黏合剂混炼、拉片、加网热压而成。树脂分散在黏合剂中，因而其化学结构是不均匀的。
2. 均相离子交换膜 均相离子交换膜系将活性基团引入一惰性支持物中制成。它没有异相结构，本身是均匀的。其化学结构均匀，孔隙小，膜电阻小，不易渗漏，电化学性能优良，在生产中应用广泛。但制作复杂，机械强度较低。
3. 半均相离子交换膜 也是将活性基团引入高分子支持物制成的。但两者不形成化学结合，其性能介于均相离子交换膜和非均相离子交换膜之间。
此外，离子交换膜按功能及结构的不同，可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同，但为膜的形式。

离子交换膜可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。电渗析装置的淡化程度可达一次蒸馏水纯度。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。此外，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。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。

4. 衡量电渗析离子交换膜性能的指标有哪些

衡量电渗析离子交换膜性能的指标有哪些?

电渗析法的关键在于电渗析器的性能，而电渗析器性能的关键又取决于离子交换膜的性能。离子交换膜性能的具体衡量指标有以下几方面。

(1)膜的选择透过性指标膜的选择透过性是离子交换膜最重要的性能，可用迁移数和膜电λ来表征膜的选择透过性。极端情况下，理想膜只允许反离子通过，不允许同离子通过，即此时反离子的迁移数为1，同离子的迁移数为零。因此可用迁移数定量地表示膜的选择透过性。

用离子交换膜分隔两种浓度不同的电解质溶液，横跨膜的电λ差就是膜电λ。膜电λ的大小取决于膜的离子选择透过性和膜两侧溶液的浓度差。因此，在一定的浓差及温度下，可以用膜电λ表征膜的选择透过性。

(2)交换容量 指单λ膜样品中所含活性基团的数量。通常以单λ干重(g)的膜所含可交换离子的物质的量(mm01)表示。膜的选择透过性及导电性能均与膜的交换容量大小相关。膜的交换容量一般在1～3mmol／g干膜。

(3)导电性膜的导电性可以用电阻率、电导率或面电阻表示。面电阻是指单λ膜面积所具有的电阻，单λa／cm2膜。完全干燥的膜基本不导电，膜的导电性能是由含水膜中的电解质溶液实现的，因此膜的导电性与溶液及膜中的离子种类、浓度以及溶液温度、膜自身的特性等相关，通常要求膜的导电能力应大于溶液的导电能力。

(4)含水率它表示湿膜中所含水的百分数(可以单λ质量干膜或湿膜计)。含水率与膜的活性基团数量、交联度以及电解质溶液的离子种类、平衡浓度相关。其数值通常在30 9／6～50％范Χ。

(5)厚度膜的厚度与膜电阻和机械强度相关。在保证一定机械强度的前提下，膜越薄，其电阻就越小，导电性能也就越好。通常异相膜的厚度约1mm，均相膜厚度约0．2～0．6mm，最薄的为O．015mm。
(6)破裂强度 膜在实际应用中所能承受的最大垂直压力。破裂强度是衡量膜的机械强度的重要指标之一。在电渗析器操作中，膜两侧所受到的流体压力不可能相等，因此膜必须具备足够的机械强度，以免因膜的破裂造成浓室和淡室贯通而使电渗析器无法运行。国产膜的破裂强度为0．3～1．0MPa。

5. 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。

6. 在电解饱和食盐水制碱时，用到了阳离子交换膜，那么电解过程中，溶液中只能靠阳离子的定向移动来导电吗

离子膜主要由全氟羧酸层、磺酸层和增强网布组成。阴极的羧酸层为阻挡层，具有高正离子选择渗透性；阳极的磺酸层具有高离子传导性。一般是阻挡阴离子通过，允许阳离子通过。在电解食盐水时，理论上之允许钠离子和水通过，导电性靠其完成。但是膜上不可避免的会存在微孔会有少数的阴离子从中迁移。

7. 离子交换膜的特点是什么

1）离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。2）离子交换膜按功能及结构的不同，可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。3）离子交换膜的膜电阻和选择透过性是膜的电化学性能的重要指标。阳离子在阳膜中透过性次序为： Li+＞Na+＞NH4+＞K+＞Rb+＞Cs+＞Ag+＞ Tl+＞Mg2+＞Zn2+＞Co2+＞Cd2+＞ Ni2+＞Ca2+＞Sr2+＞Pb2+＞Ba2+ 阴离子在阴膜中透过性次序为： F-＞CH3COO-＞HCOO-＞Cl-＞SCN-＞Br-＞ CrO4-＞NO3-＞I-＞(COO)2-(草酸根)＞SO42-4）离子交换膜可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。

8. 离子交换膜电解槽的组成是什么阳离子交换膜的作用是什么

①离子交来换膜电解自槽的组成
由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。下图表示一个单元槽的示意图。
②阳离子交换膜的作用
将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na＋）通过，而阻止阴离子（Cl－、OH－）和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。

9. 离子交换膜基本原理及应用的介绍

《离子交换膜基本原理及应用》是一本书籍，该书全面系统地介绍了离子交换膜的制备、性能测定及其应用。全书分为基本原理卷和应用卷，内容新颖、翔实。基本原理卷部分概念清晰，图文并茂，易于理解；应用卷借助大量已成功应用的工业规模化的实例，介绍了离子交换膜特别是双极膜的应用。