离子交换膜的制备及发展趋势研究
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第 ４２卷第 ５期 ２０１７年 ５月
Ｅ】
环境科学与管理
０Ｎ】蛾 卧 ＡＬ ｓ．删 ＣＥ ＡＮＤ Ｍ ＿ ＡＮＡＧＥｌⅧ ＮＴ
ຫໍສະໝຸດ Baidu
文章 编号 ：１６７４－６１３９（２ｏ１７）ｏ５－０１０２－０４
ＶＤ１．４２ Ｎｏ．５ Ｍ＆ｖ ２Ｏｌ７
离 子 交 换 膜 的 制备 及 发 展 趋 势研 究
（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｏｌｄ ａｎｄ Ｄｒｏｕｇｈｔ Ｒｅｇｉｏｎ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ， Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）
功能基 团以及 基 团上 的 可 移 动 离 子 。 根 据 结 构 不 同 ，离 子交 换膜 可 以分为 异相 膜和 均相 膜 。 １．１ 均相 离子 交换 膜
均相膜 的活性功能基 团和膜高分子骨架 以化学 键 相 连 ，其 结 构均 一 、电化 学 性 能优 良，是 近 年 来 的 研 究热 点 。均相 膜 的制备 方 法主要 有单 体 聚合 物 功
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｍｅｍｂｒａｎ ｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａ ｎ ｄ ｍｅｍｂｒｓｎｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｆ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ａｎ ｄ ｈｅｔｅｒｏ ｇｅｎｅｏｕｓ ｍｅｍｂｒａｎ ｅｓ ａｎ ｄ ｔｈｅｉｒ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｗｅｒｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍｅｍｂｒａ ｎ ｅ ｐｒｏｐｅ ｒｔｉｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ，ｉｏｎ ｅｘｃｈａｎ ｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｍｅｍｂｒａｎ ｅ ｒｅｓｉｓｔ— ａｌｉｃｅ，ｅｔｃ．ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｐａ ｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｏｎ ｅｘｃｈａｎ ｇｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｏ ｓｔａｒｔ．Ｔｈ ｅ ｍａｉｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉ－ ｒｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｒ ｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｒｅ ａ ｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｐ ｅ ｒｆｅｃｔ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｍｅｍｂｒａｎ ｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｍａｔｕｒｅ ｉｏｎ ｅｘｃｈａｎ ｇｅ ｒｅｓｉｎ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ．
李 爱玉 ，王三反 ，宋小三 ，黄全 江，贺鹏鹏
（兰州交通大学 ，寒旱地 区水资源综合利用教育部工程研究中心 ，甘肃 兰州 ７３００７０）
摘 要 ：总 结 当前 离子 交换 膜 制 备 技 术 的发 展 状 况 。从 膜 的 分 类 及 膜 性 能 出发 ，讨 论 均 相 膜 及 异 相 膜 的 差 异 和
关 键 词 ：离子 交换 膜 ；膜 制 备 ；接 枝 法 ；热 压 法 中 圈分 类 号 ：Ｘ７０３．１
文 献 标 志 码 ：Ａ
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｔｒｅｎｄ ｏｆ Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｍ ｅｍｂｒａｎｅ
Ｈ Ａｉｙｕ，Ｗａｎｇ Ｓａｎｆａｎ，Ｓｏｎｇ Ｘｉａｏｓａｎ，Ｈｕａｎｇ Ｑｕａｎｊｉａｎｇ，Ｈｅ Ｐｅｎｇｐｅｎｇ
离 子交 换膜 是一 种具 有选 择透 过性 的高 分 子 功
好 、能 耗低 等 优 点 ｌｌ Ｊ，已被 广 泛 应 用 于化 工 、废 水 治 能膜 ，包 括 三个 基 本 组 成部 分 ，即高 分 子 骨架 、活 性
理、生物医药等领域当中。２０世纪 ５０年代后期 ，中国 才开 始对离子 交换膜进 行研究 ，国内生产 的膜满 足不 了现有 工业应 用需求 ，性 能优异 的离 子交换 膜 主要依 赖 于进 口 ，急需 加 强 高性 能 离 子交 换 膜 的制 备 研究 。 文章对离子交换膜的制备现状进行 了总结，希望能为 将来 离子交换 膜 的研 究提供新 的思路 。
收稿 日期 ：２０１７—０３—１３ 基金项 目：国家科技 支撑计划 课题 （２０１５ＢＡＥ０４Ｂ０１）；国家 自然 科学
基金项 目（２１４６６０１９） 作者简介 ：李爱玉 （１９９２一），女，硕士 ，研究 方向 ：离 子交换膜 制备 。
· １０２ ·
能基化 后成 膜 和在基 膜上 引入 活性 功 能基 团两 种 工 艺。由于聚合单体 中含有可引入阴离子或 阳离子交 换基 团 的结构 ，制备 出的膜 离子交 换容 量较 高 ，并 且 可 以通 过 控制单 体 的 比例有 效调 节膜 内功 能 基 团 的
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｘｃｈａｎｇｅ ｍｅｍｂ ｒａｎｅ；ｍｅｍｂ ｒａｎ ｅ ｐｒｅｐａｒａｔ ｉｏｎ；ｇｒａｆｔｉｎｇ；ｐｒ ｅｓｓｉｎｇ
自 １９５０年 Ｗ．Ｊｕｄａ发 明第一 张离子交换 膜 以来 ，
１ 离子交换膜的分类 离子交换膜分离技术及与其相关 的电渗析技术得到
了迅速的发展 ，由于该技术具有分离效果好、环境友
今后各 自的发展 前景 ，并就提升膜 单方面性能（如 ：选择 透过性 、离子 交换容量 、膜 电阻、抗氧化 性等 ）的方 式进
行 归纳 总结。 离子交换膜的改进制备 大多从 结构 上入 手 ，提 出今后膜制备 的主要研 究方向为 ：深化 均相膜制 备
技 术 、结 合 国 内成 熟 的 离子 交换 树 脂 制 备 工 艺 改 进 异 相 膜 的制 备 技 术 。
Ｅ】
环境科学与管理
０Ｎ】蛾 卧 ＡＬ ｓ．删 ＣＥ ＡＮＤ Ｍ ＿ ＡＮＡＧＥｌⅧ ＮＴ
ຫໍສະໝຸດ Baidu
文章 编号 ：１６７４－６１３９（２ｏ１７）ｏ５－０１０２－０４
ＶＤ１．４２ Ｎｏ．５ Ｍ＆ｖ ２Ｏｌ７
离 子 交 换 膜 的 制备 及 发 展 趋 势研 究
（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｏｌｄ ａｎｄ Ｄｒｏｕｇｈｔ Ｒｅｇｉｏｎ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ， Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）
功能基 团以及 基 团上 的 可 移 动 离 子 。 根 据 结 构 不 同 ，离 子交 换膜 可 以分为 异相 膜和 均相 膜 。 １．１ 均相 离子 交换 膜
均相膜 的活性功能基 团和膜高分子骨架 以化学 键 相 连 ，其 结 构均 一 、电化 学 性 能优 良，是 近 年 来 的 研 究热 点 。均相 膜 的制备 方 法主要 有单 体 聚合 物 功
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｍｅｍｂｒａｎ ｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａ ｎ ｄ ｍｅｍｂｒｓｎｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｆ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ａｎ ｄ ｈｅｔｅｒｏ ｇｅｎｅｏｕｓ ｍｅｍｂｒａｎ ｅｓ ａｎ ｄ ｔｈｅｉｒ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｗｅｒｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍｅｍｂｒａ ｎ ｅ ｐｒｏｐｅ ｒｔｉｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ，ｉｏｎ ｅｘｃｈａｎ ｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｍｅｍｂｒａｎ ｅ ｒｅｓｉｓｔ— ａｌｉｃｅ，ｅｔｃ．ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｐａ ｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｏｎ ｅｘｃｈａｎ ｇｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｏ ｓｔａｒｔ．Ｔｈ ｅ ｍａｉｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉ－ ｒｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｒ ｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｒｅ ａ ｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｐ ｅ ｒｆｅｃｔ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｍｅｍｂｒａｎ ｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｍａｔｕｒｅ ｉｏｎ ｅｘｃｈａｎ ｇｅ ｒｅｓｉｎ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ．
李 爱玉 ，王三反 ，宋小三 ，黄全 江，贺鹏鹏
（兰州交通大学 ，寒旱地 区水资源综合利用教育部工程研究中心 ，甘肃 兰州 ７３００７０）
摘 要 ：总 结 当前 离子 交换 膜 制 备 技 术 的发 展 状 况 。从 膜 的 分 类 及 膜 性 能 出发 ，讨 论 均 相 膜 及 异 相 膜 的 差 异 和
关 键 词 ：离子 交换 膜 ；膜 制 备 ；接 枝 法 ；热 压 法 中 圈分 类 号 ：Ｘ７０３．１
文 献 标 志 码 ：Ａ
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｔｒｅｎｄ ｏｆ Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｍ ｅｍｂｒａｎｅ
Ｈ Ａｉｙｕ，Ｗａｎｇ Ｓａｎｆａｎ，Ｓｏｎｇ Ｘｉａｏｓａｎ，Ｈｕａｎｇ Ｑｕａｎｊｉａｎｇ，Ｈｅ Ｐｅｎｇｐｅｎｇ
离 子交 换膜 是一 种具 有选 择透 过性 的高 分 子 功
好 、能 耗低 等 优 点 ｌｌ Ｊ，已被 广 泛 应 用 于化 工 、废 水 治 能膜 ，包 括 三个 基 本 组 成部 分 ，即高 分 子 骨架 、活 性
理、生物医药等领域当中。２０世纪 ５０年代后期 ，中国 才开 始对离子 交换膜进 行研究 ，国内生产 的膜满 足不 了现有 工业应 用需求 ，性 能优异 的离 子交换 膜 主要依 赖 于进 口 ，急需 加 强 高性 能 离 子交 换 膜 的制 备 研究 。 文章对离子交换膜的制备现状进行 了总结，希望能为 将来 离子交换 膜 的研 究提供新 的思路 。
收稿 日期 ：２０１７—０３—１３ 基金项 目：国家科技 支撑计划 课题 （２０１５ＢＡＥ０４Ｂ０１）；国家 自然 科学
基金项 目（２１４６６０１９） 作者简介 ：李爱玉 （１９９２一），女，硕士 ，研究 方向 ：离 子交换膜 制备 。
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能基化 后成 膜 和在基 膜上 引入 活性 功 能基 团两 种 工 艺。由于聚合单体 中含有可引入阴离子或 阳离子交 换基 团 的结构 ，制备 出的膜 离子交 换容 量较 高 ，并 且 可 以通 过 控制单 体 的 比例有 效调 节膜 内功 能 基 团 的
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｘｃｈａｎｇｅ ｍｅｍｂ ｒａｎｅ；ｍｅｍｂ ｒａｎ ｅ ｐｒｅｐａｒａｔ ｉｏｎ；ｇｒａｆｔｉｎｇ；ｐｒ ｅｓｓｉｎｇ
自 １９５０年 Ｗ．Ｊｕｄａ发 明第一 张离子交换 膜 以来 ，
１ 离子交换膜的分类 离子交换膜分离技术及与其相关 的电渗析技术得到
了迅速的发展 ，由于该技术具有分离效果好、环境友
今后各 自的发展 前景 ，并就提升膜 单方面性能（如 ：选择 透过性 、离子 交换容量 、膜 电阻、抗氧化 性等 ）的方 式进
行 归纳 总结。 离子交换膜的改进制备 大多从 结构 上入 手 ，提 出今后膜制备 的主要研 究方向为 ：深化 均相膜制 备
技 术 、结 合 国 内成 熟 的 离子 交换 树 脂 制 备 工 艺 改 进 异 相 膜 的制 备 技 术 。