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离子交换膜的最新进展
学院:化学化工学院专业班级:应用化学0903 姓名:冯晓娟学号:1505090625
2012年05月27日
膜的几个最新进展。并简单阐述了它的创新研究,对今后的发展进行展望。关键词:离子交换膜;选择性;均相;
一、引言
最初的阴、阳离子交换膜是非均相的,即由阴、阳离子交换树脂粉分别与黏合剂聚乙烯和异丁橡胶混炼并与增强网布一起压制而成的。在膜的微观结构中,活性的离子交换树脂粉和惰性的黏合剂呈两相状态,所以称为非均相离子交换膜。
后来,美国和日本又相继发展了均相离子交换膜及其制备方法。均相离子交换膜具有优异的电化学性能,在各个应用领域中逐渐取代了非均相膜。离子交换膜中的交换基团较稳定, 膜能耐化学腐蚀以及对物质透过有高度的选择性, 这就决定了它在化学反应分离工程中能被广泛地应用。
二、离子交换膜的机理
离子交换膜的最基本性能是对不同性质的离子具有选择性透过性,关于离子交换膜的选择透过性,通常用双电层理论或Donnan膜平衡理论来加以解释。
1)双电层理论
以阳膜为例,双电层理论认为膜中的活性集团在电离之后带有电荷,在固定基团附近与电解质溶液中带有相反电荷的离子形成双电层。此时固定集团构成足够强的负电荷,使膜外溶液中带正电荷的离子容易被吸入空隙中透过阳膜,而排斥带负电荷的离子,使之不能进入,透过阳膜。阴膜的情况正好相反。
2)Donnan膜平衡理论
Donnan膜平衡理论认为,当离子交换膜浸入电解质溶液中时,电解质溶液中的离子与膜内离子发生交换作用,最后达到平衡,构成平衡体系。溶液中与膜内固定离子符号相反的反离子容易进入膜内,而同性离子不容易进入膜内,所以离子交换膜对反离子具有选择性透过性。
三、离子交换膜研究
离子交换膜按其用途可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性离子交换膜、
双极性离子交换膜和镶嵌离子交换膜等五类。
近几年来, 离子交换膜的制备方法在原来的基础上已有很大的改进。有文献报道, 通过光辐射嫁接法将可聚单体嫁接到普通膜上, 再引入离子交换基团可制得一种优良电化学性能的离子交换膜。也有文献报道, 先把离子交换基团引到一种含大量芳环的高聚物(如聚砜) 中, 然后通过脱落与相转变而制得一种个向异性的离子交换膜。此外, 等离子体表面处理技术在近几年来也被广泛用于制备各种性能优越的离子交换膜。
1、金属锰阴离子交换膜电解新技术研究
中南大学首次利用阴离子交换膜电解金属锰获得成功。

试验主要原料成分分析结果见表l。
表1花垣碳酸锰矿分析结果(wt,%)

试验工艺流程如图1所示。其与现行电解金属锰生产工艺主要不同之处在于,采用阴离子交换膜电解,阴、阳两电极室内溶液需要分别循环。

碳酸锰矿的浸出,采用常规流程的技术条件,用H2O2氧化Fe2+,氨水中
和至pH , g/L 。平均结果为:%、净化后液杂质含量分别为:Fe ( g/L),Co ( g/L),Ni ( g/L),Zn( g/L)。
采用碳酸锰矿浸出、除铁、除重金属、阴离子膜电解金属锰技术可行。浸出、除铁、重金属