離子膜科技名詞定義
中文名稱：離子膜
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制成的薄膜。 應(yīng)用學(xué)科：海洋科技（一級學(xué)科）；海洋技術(shù)（二級學(xué)科）；海水資源開發(fā)技術(shù)（三級學(xué)科）

百科名片
一種含離子基團(tuán)的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。因為一般在應(yīng)用時主要是利用它的離子選擇透過性，所以也稱為離子選擇透過性膜。1950年W.朱達(dá)首先合成了離子膜。1956年首次成功地用于電滲析脫鹽工藝上。

　　離子膜按功能及結(jié)構(gòu)的不同，可分為陽離子膜、陰離子膜、兩性交換膜、鑲嵌離子膜、聚電解質(zhì)復(fù)合物膜五種類型。離子膜的構(gòu)造和離子交換樹脂相同，但為膜的形式。
編輯本段制備方法
　　離子膜分均相膜和非均相膜兩類，它們可以采用高分子的加工成型方法制造。
 　�、倬�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、聚丙烯腈等制成膜，然后引入單體如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在膜內(nèi)聚合成高分子，再通過化學(xué)反應(yīng)，引入所需的功能基團(tuán)。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。
 　�、诜蔷�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，在空氣中都會失水干燥而變脆或破裂，故必須保存在水中。
編輯本段性質(zhì)
　　均相膜的電化學(xué)性能較為優(yōu)良，但力學(xué)性能較差，常需其他纖維來增強(qiáng)。非均相膜的電化學(xué)性能比均相膜差，而力學(xué)性能較優(yōu)，由于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(jié)力弱，常存在縫隙而影響離子選擇透過性。
 　　離子膜的膜電阻和選擇透過性是膜的電化學(xué)性能的重要指標(biāo)。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  離子膜
膜電阻是與離子在膜中的淌度有關(guān)的一個數(shù)值，根據(jù)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(yuǎn)低于親水性高分子材料膜。
編輯本段應(yīng)用
　　離子膜可裝配成電滲析器而用于苦咸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(dá)一次蒸餾水純度。也可應(yīng)用于甘油、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(jī)和無機(jī)化合物的純化、原子能工業(yè)中放射性廢液的處理與核燃料的制備，以及燃料電池隔膜與離子選擇性電極中，也都采用離子膜。離子膜在膜技術(shù)領(lǐng)域中占有重要的地位，它對仿生膜研究也將起重要作用。
編輯本段性能指標(biāo)
　　離子膜的性能是多方面的,必須根據(jù)膜的電化學(xué)性能、化學(xué)性能和物理力學(xué)性能對膜進(jìn)行綜合評價分析。一般商品膜常提供以下性能指標(biāo)。1、交換容量交換容量是離子膜的關(guān)鍵參數(shù),其單位為mmol/g。一般交換容量高的膜，選擇透過性好，導(dǎo)電能力也強(qiáng)。但是由于活性基團(tuán)一般具有親水性，因此當(dāng)活性基團(tuán)含量高時，膜內(nèi)水分與溶脹度會隨之增大，從而影響膜的強(qiáng)度。有時也會因膜體結(jié)構(gòu)過于疏松，而使膜的選擇性下降。一般膜的交換容量約為2－3mmol/g.2、含水量指膜內(nèi)與活性基團(tuán)結(jié)合的內(nèi)在水，經(jīng)每克干膜所含水的克數(shù)表示（%）。的含水量與其交換容量和交聯(lián)度有關(guān)，如上所說，隨著交換容量提高，含水量增加。交聯(lián)度大的膜由于膜結(jié)構(gòu)，含水量也會相應(yīng)降低。提高膜的含水量，可使膜的導(dǎo)電能力增加，但由于膜的溶脹會合螈選擇性下降，一般膜的含水量約為20%－40%左右。3、導(dǎo)電性（膜電阻）一般用電導(dǎo)率（Ω.cm）或電阻率（Ω.cm）表示，也常用膜面電阻即單位膜面積的電阻（Ω.cm）表示。對電阻的要示醫(yī)療隊用途而異。一般講，在不影響其他性能的情況下電阻越小越好，以降低電能消耗。膜電阻與膜結(jié)構(gòu)和膜厚度有關(guān)，此外還與外界溶液及溫度有關(guān)。通常規(guī)定25C，于0.1mol/L KCL溶液或0.1mol/L NaCL溶液中測定的膜電導(dǎo)作為比較標(biāo)準(zhǔn)4、選擇透過性反映膜對不同離子的選擇透過能力，用離子遷移數(shù)（t）和膜的透過度（p）來表示。膜內(nèi)離子遷移數(shù)即某一種離子在膜內(nèi)的遷移量與全部離子在膜內(nèi)的遷移量的比值。或者也可用離子遷移所帶電量之比來表示。對于理想的離子膜，反離子的遷移數(shù)為1，同名離子的遷移數(shù)為0.實際上由于各種因素的影響，反離子在膜內(nèi)的實際遷移可能達(dá)到1。有兩種方法可以得到膜的離子遷移數(shù)， 一是膜電位法，將膜在兩種不同濃度的同類電解質(zhì)中測定其膜電位，再由膜電位計算遷移數(shù)。另一種方法是，在外加直流電場下，在電滲析槽中直接測定膜的遷移數(shù)。一般要求，實用的離子膜透過度大于85%，反離子遷移數(shù)大于0.9，并希望在高濃度電解質(zhì)中仍有良好的選擇透過性。5、機(jī)械強(qiáng)度膜的機(jī)械強(qiáng)度包括膜的爆破強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度以及抗彎強(qiáng)度和柔韌性能。爆破強(qiáng)度是指膜受到垂直方向的壓力時， 所能承受的最高壓力，采用水壓爆破法測定，以單位面積上所受壓力表示（MPa），它是表明膜的機(jī)械強(qiáng)度的重要指標(biāo)�？估瓘�(qiáng)度是指膜受到平等方向的拉力時，所能賓最高拉力，以單位面積上所受接力表示（MPa）。膜的機(jī)械強(qiáng)度主要決定地的化學(xué)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)材料等。增強(qiáng)的交聯(lián)度可提高膜的機(jī)械強(qiáng)度，而增設(shè)交換容量和含水量會使強(qiáng)度下降。一般使用膜的尖大于0.3MPa。6、膨脹性能（尺寸穩(wěn)定性）膜有膨脹和收縮應(yīng)盡量小而且均勻。否則既會帶來組裝的，而且還將造成壓頭損失增大、漏水、漏電和電流率下降等不良現(xiàn)象。7、化學(xué)性能指膜的耐酸堿、耐溶劑、耐氧化、耐輻照、耐溫、耐有機(jī)污染等性能

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作者:德耐爾@德耐爾空壓機(jī)  空壓機(jī)修訂日期：2011-08-09
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