离子交换膜的选择透过性

离子交换膜的选择透过性

离子交换膜对离子选择性透过机理和离子在膜中的迁移历程可以由膜的孔隙作用、静电作用和扩散作用加以说明。

1.孔隙作用

离子交换膜具有贯穿膜体内部的弯曲孔隙，其孔径多为几十纳米至几百纳米，这些孔隙形成的通道可以使被选择吸附的离子从膜的一侧移动到另一侧。孔隙作用的强弱主要取决于孔隙度的大小与均匀程度。而且只有当被选择的离子的水合半径小于孔隙半径时，才有可能使离子透过膜。

2.静电作用

离子交换膜上分布着大量带电荷的基团。因此，膜内构成强烈的电场：阳膜为负电场；阴膜为正电场。根据静电效应的原理，膜与带电离子将发生同电性相斥，异电性相吸的静电作用。结果是阳膜只能选择吸附阳离子，阴膜只能选择吸附阴离子。它们都分别排斥与各自电场性质相同的同名离子。对于两性膜，因为它们同时存在正、负电场，对阴、阳离子选择透过能力就取决于正负电场之间强度的大小。

3. 扩散作用

膜对溶解离子所具有的传递迁移能力，称为扩散作用。它依赖于膜内活性离子交换基和孔隙的存在，而离子的定向迁移则是外加电场力推动的结果。离子交换膜的透过现象，可以分为选择吸附、交换解吸、传递转移三个阶段。由膜孔穴形成的通道口和内壁上分布着活性离子交换基，对进入膜相的溶解离子继续进行着鉴别选择。这种吸附-解吸-迁移的方式，把离子从膜的一端输送到另一端，完成了膜对溶解离子定向扩散的全过程。