离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液的的离子具有选择透过功能的膜,通常由高分子材料制成。因为一般在应用时主要是利用它的离子选择透过性,所以也称为离子选择透过性膜。离子交换膜同离子交换树脂类似,都在高分子骨架上连接活性离子基团。按膜的宏观结构可把离子交换膜分为三大类,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。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,在生产中应用普遍。但制作复杂,机械强度较低。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。燃料电池是一种电化学的发电装置,能量转化效率高,且无污染,正在成为理想的能源利用方式。富马泰科Fumatech膜供应商
抗拉强度是指离子膜受到平等方向的拉力时,所能宾较高拉力,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。膨胀性能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。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。广东富马泰科Fumatech膜官网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。
离子交换膜按功能及结构的不同,又可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性的交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。阳离子交换膜是对阳离子具有选择透过性。阳离子膜通常是磺酸型的。阴离子交换膜对阴离子具有选择透过性。一般以-NH3+、-NR2H+或者-PR3+等阳离子作为活性的交换基团。离子子交换膜可以看作是一种高分子电解质,他的高分子母体是不溶解的,而连接在母体上的带电基团带有电荷和可解离离子相互吸引着,他们具有亲水性。例如,由于阳膜带负电荷,虽然原来的解离阳离子受水分子作用解离到水中,但在膜外我们通电通过电场作用,带有正电荷的阳离子就可以通过阳膜,而阴离子因为同性排斥而不能通过,所以具有选择透过性。
离子交换膜分均相膜和非均相膜两类,可以采用高分子的加工成型方法制造。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,引入所需的功能基团。均相膜也可以通过单体如甲醛、苯酚、苯酚磺酸等直接聚合得到。非均相膜用粒度为200~400目的离子交换树脂和寻常成膜性高分子材料,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、氟橡胶等充分混合后加工成膜。无论是均相膜还是非均相膜,在空气中都会失水干燥而变脆或破裂,故必须保存在水中。燃料电池工作时,燃料和氧化剂由外部供给进行反应。
双极膜(BPM)是一种新膜,通常是由阴离子交换层、阳离子交换层复合而成的一种复合型离子交换膜,也可以在阴膜、阳膜之间加入第三层物质促进水的解离,成为阴离子交换层、阳离子交换层、中间反应层构成的三层结构。在直流电场的作用下,双极膜可以将水解离,在阳膜、阴膜两侧分别产生H+和OH-。在氟碳工业及铀工业(UF6)的生产中,排放的废气废水中含有的氟和有机酸的质量分数是50~500×10-6,通常需要用KOH中和才能完全除去,结果生成的KF溶液含有许多重金属(如铀、砷等)和微量放射性物质,还需用Ca(OH)2与KF反应再生KOH并生成不溶性的废料。这种方法导致有价氟的损失,且给用户留下如何处理含放射性物质的Ca(OH)2废料问题,如果采用双极膜电渗离解技术可直接将KF转化为HF和KOH,不只能回收高价值的氟,且可避免石灰的使用,并减少废渣的处理量。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。江苏燃料电池Fumatech膜氢分离
双极膜是新型的离子交换复合膜,它通常由阳离子交换层、中间界面亲水层和阴离子交换层复合而成。富马泰科Fumatech膜供应商
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,在生产中应用宽泛。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。富马泰科Fumatech膜供应商
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