離子交換膜

中文名稱：

離子交換膜

英文名稱：ion exchange membrane;ion permselective membrane

定義：對離子具有選擇透過性的高分子材料製成的薄膜。

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、聚電解質複合物膜五種類型。離子交換膜的構造和離子交換樹脂相同，但為膜的形式。

離子交換膜分均相膜和非均相膜兩類，它們可以採用高分子的加工成型方法製造。

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，引入所需的功能基團。均相膜也可以通過單體如甲醛、苯酚、苯酚磺酸等直接聚合得到。

②非均相膜　用粒度為200～400目的離子交換樹脂和尋常成膜性高分子材料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、氟橡膠等充分混合后加工成膜。

無論是均相膜還是非均相膜，在空氣中都會失水乾燥而變脆或破裂，故必須保存在水中。

均相膜的電化學性能較為優良，但力學性能較差，常需其他纖維來增強。非均相膜的電化學性能比均相膜差，而力學性能較優，由於疏水性的高分子成膜材料和親水性的離子交換樹脂之間粘結力弱，常存在縫隙而影響離子選擇透過性。

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+＞UO卂＞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-＞

CrO娸＞NO婣＞I-＞(COO)卆(草酸根)＞SO娸膜電阻是與離子在膜中的淌度有關的一個數值，根據不同測定和計算方法可分成體積電阻和表面電阻。

水在膜中的滲透率就是離子在透過膜時帶過去的水量。實用上水滲透率是膜的一個性能，其值愈大，在電滲析時水損失愈大，通常疏水性高分子材料膜中水滲透率遠低於親水性高分子材料膜。

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（見圖）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製備，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。