雙極膜的工作原理是在直流電場(chǎng)作用下，陰、陽(yáng)膜復(fù)合層間的H2O解離成H+和OH-并分別通過(guò)陰膜和陽(yáng)膜，作為H+和OH-離子源。雙極膜通常由陽(yáng)離子交換層、界面催化層和陰離子交換層復(fù)合而成。當(dāng)在電場(chǎng)作用下，溶液中的水和鹽類(lèi)解離，離子選擇性地通過(guò)膜層。具體來(lái)說(shuō)，擴(kuò)散到中間界面層的水被快速解離，得到氫離子和氫氧根離子。這些離子在電場(chǎng)作用下遷移到雙極膜的兩側(cè)。當(dāng)雙極膜與其他陰陽(yáng)離子交換膜結(jié)合使用時(shí)，可以形成不同的隔室構(gòu)型，從而實(shí)現(xiàn)特定的分離和反應(yīng)過(guò)程。例如，雙極膜可以與陽(yáng)離子交換膜形成堿室，與陰離子交換膜形成酸室。在適當(dāng)?shù)臈l件下，這些室可以用于制備酸堿或其他有用的化學(xué)品。
雙極膜電滲析是指，通過(guò)向由雙極膜與陰離子交換膜、陽(yáng)離子交換膜組合而成的三室雙極膜電滲析槽中供給無(wú)機(jī)鹽(例如Na2SO4)，陰離子(SO42-)透過(guò)陰離子交換膜，與雙極膜自身分解出的H離子(H+)結(jié)合生成酸(H2SO4)。而陽(yáng)離子(Na+)則透過(guò)陽(yáng)離子交換膜，與雙極膜自身分解的OH離子(OH-)結(jié)合生成堿(NaOH)進(jìn)行中和的逆反應(yīng))的一種技術(shù)。
雙極膜可將無(wú)機(jī)鹽制成酸堿的技術(shù)使雙極膜成為廢鹽資源化的新選擇，實(shí)現(xiàn)鹽的循環(huán)利用。即礦井水經(jīng)過(guò)預(yù)處理后用均相膜電滲析進(jìn)行濃縮。其濃水再進(jìn)雙極膜制備酸堿(酸堿濃度可達(dá)2N)，所得酸堿回用至前預(yù)處理工藝或出售。
雙極膜是在直流電場(chǎng)作用下，溶液中的帶電離子選擇性地通過(guò)離子交換膜的過(guò)程，主要用于溶液中電解質(zhì)的分離。在淡化室中通入含鹽水，接上電源，溶液中帶正電荷的陽(yáng)離子，在電場(chǎng)的作用下，向陰極方向移動(dòng)到陽(yáng)膜，受到膜上帶負(fù)電荷的基團(tuán)的異性相吸引的作用而穿過(guò)膜，進(jìn)入右側(cè)的濃縮室。帶負(fù)電荷的陰離子，向陽(yáng)極方向移動(dòng)到陰膜，受到膜上帶正電荷的基團(tuán)的異性相吸引的作用而穿過(guò)膜，進(jìn)入左側(cè)的濃縮室。淡化室鹽水中的氯化鈉被不斷除去，得到淡水，氯化鈉在濃縮室中濃集。
使用雙極膜技術(shù)制備酸堿具有明顯的優(yōu)勢(shì)，能耗低，裝置體積小，可節(jié)約投資，整個(gè)過(guò)程無(wú)氧化和還原反應(yīng)發(fā)生，無(wú)副反應(yīng)產(chǎn)物，沒(méi)有污染。
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