离子交换膜有限度吗

A. 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。

B. 离子交换膜为什么有选择透过性

按膜中的含活性基团的各类可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜和特种膜三大类。

1、阳离子交换膜（简称阳膜） 膜体中含有酸性活性基团，它能选择性透过阳离子而不让阴离子透过。这些活性基团主要有：磺酸基、磷酸基、亚磷酸基、羧酸基、酚基等。其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换膜，其结构式可简单表示为R-SO3H，式中R代表树脂母体，其交换原理为
2R-SO3H＋Ca2==（R-SO3）2Ca＋2H+ 这也是硬水软化的原理。
2、阴离子交换膜（简称阴膜） 膜体中含有碱性活性基团，它能选择性透过阴离子而不让阳离子透过。这结活性基团主要有：季铵基、伯胺基、促胺基、叔胺基等。它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换原理为
R-N（CH3）3OH＋Cl- ====R-N（CH3）3Cl＋OH-
3、特种膜 它包括由阳、阴离子活性基团在一张膜内均匀分布的两性离子交换膜，带正电荷的膜与带负电荷的膜两张贴在一起的复合离子交换膜（亦称双极性膜），还有部分正电荷与部分负电荷并列存在于膜的厚度方向的镶嵌离子交换膜，以及在阳膜或阴膜表面上涂一层阴离子或阳离子交换树脂的表面涂层膜等

C. 下图是氯碱工业中离子交换膜电解槽示意图，其中离子交换膜为“阳离子交换膜”，它有一特殊的性 质--只允

D. 离子交换膜污染有哪些如何防治离子交换膜污染

离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。

阳离子交换树脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂，其结构式可简单表示为R—SO3H，式中R代表树脂母体，其交换原理为
2R—SO3H＋Ca2＋ （R—SO3）2Ca＋2H+

这也是硬水软化的原理。

阴离子交换树脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团。它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换原理为

R—N（CH3）3OH＋Cl- R—N（CH3）3Cl＋OH-

由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗；阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理，进行再生。

离子交换树脂的用途很广，主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。

E. 高中化学里的阴离子交换膜和阳离子交换膜有什么作用

只允许单独的阴离子和阳离子通过，允许阴离子通过时，阳离子不可以通过，允许阳离子通过时，阴离子不可以通过。

F. 超纯水离子交换膜有几种方法可以得到膜的离子迁移数

同样的，以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到的各种阴离子(如Cl-)。从阳离子交换树脂释出的氢离子与从阴离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水。 若将离子交换法与其他纯化水质方法(例如反渗透法、过滤法和活性碳吸附法)组合应用时，则离子交换法在整个纯化系统中，将扮演非常重要的一个部分。离子交换法能有效的去除离子，却无法有效的去除大部分的有机物或微生物。 超纯水离子交换膜有膨胀和收缩应尽量小而且均匀。否则既会带来组装的，而且还将造成压头损失增大、漏水、漏电和电流率下降等不良现象。超纯水离子交换膜有两种方法可以得到膜的离子迁移数， 一是膜电位法，将膜在两种不同浓度的同类电解质中测定其膜电位，再由膜电位计算迁移数。另一种方法是，在外加直流电场下，在电渗析槽中直接测定膜的迁移数。超纯水设备使用绝对安全，大家可以放心使用。而且使用的用途也非常的广泛，大家也可以降低设备的量，降低热水器的使用寿命，增加维修用度。

G. 什么情况下离子交换膜具有选择透过性 是单向选择透过还是双向选择透过

离子交换膜是对离子具有选择透过性的高分子材料制成的薄膜。
在溶液中离子交内换具有选择透过性。容一般情况下，离子交换膜大多是用于电渗析、电除盐。举个例子，在正、负两电极之间交替地平行放置阳离子交换膜和阴离子交换膜。阳膜常含有带负电荷的酸性活性基团，能选择性地使溶液中的阳离子透过，而溶液中的阴离子则因受阳膜上所带负电荷基团的同性相斥作用不能透过阳膜。阴膜通常含有带正电荷的碱性活性基团，能选择性地使阴离子透过，而溶液中的阳离子则因阴膜上所带正电荷基团的同性相斥作用不能透过阴膜。
因而其是选择性是单向的。

H. 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。

I. 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。

J. 离子交换膜的性能指标

离子交换膜的性能是多方面的,必须根据膜的电化学性能、化学性能和物理力学性能对膜进行综合评价分析。一般商品膜常提供以下性能指标。1、交换容量交换容量是离子交换膜的关键参数,其单位为mmol/g。一般交换容量高的膜，选择透过性好，导电能力也强。但是由于活性基团一般具有亲水性，因此当活性基团含量高时，膜内水分与溶胀度会随之增大，从而影响膜的强度。有时也会因膜体结构过于疏松，而使膜的选择性下降。一般膜的交换容量约为2－3mmol/g.2、含水量指膜内与活性基团结合的内在水，经每克干膜所含水的克数表示（%）。的含水量与其交换容量和交联度有关，如上所说，随着交换容量提高，含水量增加。交联度大的膜由于膜结构，含水量也会相应降低。提高膜的含水量，可使膜的导电能力增加，但由于膜的溶胀会合螈选择性下降，一般膜的含水量约为20%－40%左右。3、导电性（膜电阻）一般用电导率（Ω.cm）或电阻率（Ω.cm）表示，也常用膜面电阻即单位膜面积的电阻（Ω.cm）表示。对电阻的表示因用途而异。一般讲，在不影响其他性能的情况下电阻越小越好，以降低电能消耗。膜电阻与膜结构和膜厚度有关，此外还与外界溶液及温度有关。通常规定25C，于0.1mol/L KCL溶液或0.1mol/L NaCL溶液中测定的膜电导作为比较标准4、选择透过性反映膜对不同离子的选择透过能力，用离子迁移数（t）和膜的透过度（p）来表示。膜内离子迁移数即某一种离子在膜内的迁移量与全部离子在膜内的迁移量的比值。或者也可用离子迁移所带电量之比来表示。对于理想的离子交换膜，反离子的迁移数为1，同名离子的迁移数为0.实际上由于各种因素的影响，反离子在膜内的实际迁移可能达到1。有两种方法可以得到膜的离子迁移数， 一是膜电位法，将膜在两种不同浓度的同类电解质中测定其膜电位，再由膜电位计算迁移数。另一种方法是，在外加直流电场下，在电渗析槽中直接测定膜的迁移数。一般要求，实用的离子交换膜透过度大于85%，反离子迁移数大于0.9，并希望在高浓度电解质中仍有良好的选择透过性。5、机械强度膜的机械强度包括膜的爆破强度和抗拉强度以及抗弯强度和柔韧性能。爆破强度是指膜受到垂直方向的压力时， 所能承受的最高压力，采用水压爆破法测定，以单位面积上所受压力表示（MPa），它是表明膜的机械强度的重要指标。抗拉强度是指膜受到平等方向的拉力时，所能宾最高拉力，以单位面积上所受接力表示（MPa）。膜的机械强度主要决定地的化学结构、增强材料等。增强的交联度可提高膜的机械强度，而增设交换容量和含水量会使强度下降。一般使用膜的尖大于0.3MPa。6、膨胀性能（尺寸稳定性）膜有膨胀和收缩应尽量小而且均匀。否则既会带来组装的，而且还将造成压头损失增大、漏水、漏电和电流率下降等不良现象。7、化学性能指膜的耐酸碱、耐溶剂、耐氧化、耐辐照、耐温、耐有机污染等性能