知网论文-双极膜电渗析在化工和环保领域的应用进展
海南双极膜电渗析
海南双极膜电渗析海南双极膜电渗析是一种利用膜分离技术进行物质分离的方法。
它是在电场作用下，通过膜的选择性渗透作用，将溶液中的离子或分子分离出来的一种方法。
双极膜电渗析技术在海南地区得到了广泛应用，并在水处理、海水淡化、废水处理、生物医药等领域取得了显著的效果。
双极膜电渗析技术的原理是基于膜的渗透性和电场的作用。
膜是由一层或多层选择性渗透性材料组成的，可以选择性地让溶质通过，而阻止其他组分通过。
在电场作用下，正负极电解液分别注入到两侧的电解槽中，形成电场。
当电解液中的离子或分子进入膜孔时，根据其电荷性质和大小，会受到电场力的作用，使其向相应的极板迁移。
通过调整电场强度和膜孔大小，可以实现对不同离子或分子的分离。
海南双极膜电渗析技术具有许多优点。
首先，它可以高效地分离多种离子或分子，具有很好的选择性。
其次，该技术操作简便，设备成本低，能耗小。
另外，该技术对处理水质的适应性强，可以处理高浓度的溶液，适用于不同的应用场景。
此外，双极膜电渗析还可以实现连续操作，提高了处理效率。
在海南地区，双极膜电渗析技术在水处理领域得到了广泛应用。
海南是一个海岛省份，水资源相对紧缺。
海水淡化成为解决供水问题的重要途径之一。
双极膜电渗析技术可以有效地去除海水中的盐分，使其变为可以使用的淡水。
此外，海南还有许多海水养殖场和海洋化工厂，产生大量的含盐废水。
通过双极膜电渗析技术处理这些废水，可以回收水资源和有价值的溶质，同时减少对环境的污染。
除了水处理领域，双极膜电渗析技术在生物医药领域也有应用。
例如，在药物制剂过程中，通过双极膜电渗析技术可以实现对药物溶液的浓缩和纯化，提高药物的纯度和产量。
此外，在生物分离和纯化过程中，双极膜电渗析技术也可以起到重要的作用。
海南双极膜电渗析技术是一种高效、经济、环保的物质分离方法。
在水处理、海水淡化、废水处理和生物医药等领域具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和创新，相信双极膜电渗析技术在海南地区将会发挥更大的作用，为当地的可持续发展做出更大的贡献。
双极膜电渗析可以应用于多个领域
双极膜电渗析可以应用于多个领域双极膜电渗析（Bipolar membrane electrodialysis，BMED）是一种新型的离子分别技术，它利用双极膜将水分子电解成氢离子和氢氧离子，从而实现溶液中离子的分别。
由于该技术具有良好的环保性、高效性以及经济性，因此在很多领域都得到了广泛的应用。
下面将认真介绍该技术在不同领域中的应用。
1. 废水处理领域废水处理是双极膜电渗析技术最紧要的应用领域之一、BMED技术可以有效地除去难以处理的有机物、重金属离子、异色污染物等，使废水达到国家排放标准。
值得一提的是，这种技术处理废水的效率高、成本低，具有紧要的市场应用前景。
双极膜电渗析技术的工作原理是利用电渗析和电解过程的耦合，其核心是由两个反相电场分界的双极膜，在它的上下两侧形成了两个电位的不同区域。
水分子在膜的正面上电解出氢离子，而在膜的反面上电解出氢氧离子，从而达到离子分别的效果。
由此可见，在废水处理领域中，该技术可用于各类离子的分别，包括难以处理的有机物、重金属离子、异色污染物等。
2. 发酵技术领域发酵工艺是现代生物技术中的一项紧要技术，它是利用微生物在特定条件下催化有机物转化成有用物质的过程。
BMED技术可以用于发酵废水和发酵液的离子分别，对于提高发酵利用率和产品纯度有侧紧要的作用。
发酵废水的紧要特点是含有大量的氨氮、有机物和少量的无机盐，其中氨氮和有机物是紧要的难点。
经过BMED技术处理后，可以通过离子分别获得含有大量氨氮和少量有机物的氮肥，同时将含有有机物较少的废水进一步处理，带动了环保型肥料的进展。
3. 电化学合成和分析领域电化学合成是一种绿色、环保的合成技术，在化学合成、生物化学等领域有着广泛的应用。
BMED技术与电化学合成技术相结合，可以用于有机合成、催化剂制备等方面。
同时，该技术还可以用于电化学分析，精准分别和测量目标离子种类。
通过BMED技术在电化学应用中的发挥，有效地提高了产品合成的选择性、活性和纯度，加速了分析和检测的过程，提升了分析和检测的精度和效率。
双极性膜电渗析技术及应用
中解决这一问题的方法主要有热处理 、快速热处理 和添加抗氧化剂 ,同时还要添加防腐剂保持果汁的 稳定性 ,这样会破坏果汁的口味和营养 ,长期储存还 会引起其他反应影响果汁质量 。Zemel 等[24] 发现 , 加盐酸暂时把 p H 值降到 21 0 就能不可逆地抑制多 酚氧化酶的活性 ,使果汁不会变褐色 ;为保持果汁的 原味 ,再加入 NaO H 把 p H 值调到初始值 31 5 。该 方法虽能有效抑制果汁变褐色 ,保持果汁稳定性 ,但 添加酸和碱会稀释果汁 ,而且会生成盐影响其口味 。 近来 Tro nc 在 Zemel 研究的基础上[25] ,用双极性膜 电渗析技术解决了这一难题 。因为双极性膜的阳膜 层有 H + 生成 ,让苹果汁在阳膜外循环 ,控制 p H 值 由 31 5 降到 21 0 ;酸化后 ,苹果汁再到阴膜外循环 ,与 阴膜层产生的 O H - 接触 , 控制 p H 值回到初始值 31 5 。双极性膜电渗析方法不影响果汁口味 、使果汁 稳定性更好 、颜色更佳 ,是最简单有效的方法 。双极 性膜电渗析技术还可应用到受 p H 值影响较大的其 它食品生产中去 ,具有很好的应用前景[23] 。 2. 4 其它方面的应用
率高达 25 % ,具有极大的环保效益和经济效益[10] 。 2. 2 化学过程中的应用
化学过程方面的应用包括 :有机酸制备回收 ,离 子交换树脂再生 ,氨基酸制备中的废水处理 ,钾钠无 机矿物盐工业中 KCl 的转化 、制备高纯水等[9] 。特 别是将双极膜电渗析技术应用于精细有机化工中 , 可制备回收各种有机酸 、氨基酸 、蛋白质等高附加值 产品 ,此法具有巨大的经济效益[11 ] 。 2. 2. 1 分离制备有机酸
生成相应的酸和碱 ,这称为双极膜电渗析法[4] 。作为 一种新型膜过程 ,通过与电极反应生成酸和碱过程对 比 ,可看出双极膜电渗析方法制备酸碱有明显优势 : (1) 能耗低 ; (2) 仅需一对电极 ,且不需要在每个隔室 中置电极 ,装置体积小 ,可节约投资 ; (3) 过程无氧化 和还原反应发生 ,无副反应产物如 O2 、H2 生成 ,没有 污染[4 ,5] 。由于双极性膜的这些优点 ,自从 20 世纪 50 年代中期国外出现双极性膜的研究报道以来 ,一直备 受关注 ,并在 80 年代中期取得重大突破 ,目前国外已 有商品化双极性膜出售 。
双极膜技术在环境工程中的应用与展望
双极膜技术在环境工程中的应用与展望摘要膜技术指的主要是将选择性的多孔薄膜作为分离的介质，让分离出的溶液依靠某种推力穿过膜，低分子的溶质通过膜，而截留大分子的溶质，以此分离出溶液里分子量不相同的物质，进而实现分离、纯化、浓缩的目标。
在社会工业化快速发展的今天，环境问题应受到人们的高度重视，只有保护好我们赖以生存的环境，才能实现社会的可持续发展。
双极膜作为一种全新的技术，已被广泛应用于环境工程领域，它有效解决了传统方法在环境治污过程中存留的技术疑难问题。
因此，双极膜技术被大家公认为是最具发展潜力的科学技术之一。
关键词双极膜技术；环境工程；工程应用；应用展望1 导言双极膜也叫双极性膜，是一种新型的特种离子交换膜，通常由一张阳膜和一张阴膜复合而成。
该膜的特点是在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的从口解离成H+和OH-并分别通过阴膜和阳膜，作为H+和OH-离子源，通过一系列电化学反应公式，达到有效处理环境污染问题的目的。
随着全球工业化进程的快速发展，环境污染问题也日益严峻，各国越来越重视如何有效地治理环境污染的问题。
因此，应用双极膜技术在环境工程中，能够很好地解决了长久以来传统治污方法在环境工程中积存在的一些技术难题[1]。
2 双极膜技术发展及优点2.1 双极膜的改性（1）阳、阴膜层的改性对双极膜阴、阳膜层进行改性，不但可以提高阴、阳膜层的性能，而且可引起阴、阳膜层内侧的中间界面层结构和性能发生变化，从而促进其中水的解离，达到降低双极膜的膜阻抗与跨膜压降（IR降），降低能耗和生产成本的目的。
（2）中间界面层改性双极膜的跨膜电压主要取决于中间界面层的电压降，而中间界面层的电压降主要受其中水解离效率影响.因此，除了对双极膜的阴、阳两膜层进行改性外，还可改性阴、阳两膜层之间的中间界面层即催化剂层，以达到降低水解离反应的活化能，增大水解离速率，降低膜阻抗的目的。
2.2 双极膜技术具有的优点中间层中水解离电压低，可大大降低能耗在水解离过程中没有氧气或氢气等气体的生成水解离过程不存在氧化还原副反应。
双极膜技术在环境工程中的应用与展望
废液 的处理 、有价氟的回收应用、垃圾发酵连续制 备有机酸 、脱 除烟气 中的 Ｓ Ｏ 气
体 、水 处 理 以及 双 极 膜 蓄 电池 等方 面 的 应 用 现 状 及 前 景 。双 极 膜 作 为 一 种 新 型膜 ，
以其水解离 电渗析 的独特优 点，为解 决环境工程中存在 已久的一些技术难题提供 了 第３ ７卷 １期 ２１ ０ ２年 ３月
广 州 化 学
Ｇｕａ ｚ ｏ ｎｇ ｈ ｕ Ｃｈｅ ｉｔｙ ｍ ｓｒ
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文章编号：１０ －２Ｘ（０ ２０ ．０ ６０ ０ ９２ ０ ２ １）１０ ５ —７
双极膜技 术在环境 工程 中的应 用与展望
谢鸿 芳等 ：双 极膜 技术在 环 境工 程 中的应 用与 展望
５ ７
极 膜技术 电还 原脱 氯 可 以变 废 为宝 ，减 少环境 污 染 ，实现 人与 自然 可持 续发 展 。双极 膜 的 应 用从化 工 行业扩 展 到生命 科 学、环 境科 学 、能源 等诸 多领域 。
１ 双极膜 的主要性 能
所 示 ，阴膜 、阳膜 在直 流 电场 中， 电解 过程 中生成 Ｈ 和 Ｏ 。 ２
０ ２ 阴膜 阳膜 Ｈ ２ 双 极 膜 阴膜 阳 膜 双 极 膜
＋
．
＋
酸十
Ｈ２ ｏ
—ｌ●●—－－－●●
双极膜电渗析技术在新能源领域的应用研究进展
双极膜电渗析技术在新能源领域的应用研究进展摘要：双极膜电渗析技术（BMED）集成了双极膜和电渗析技术，充分利用了双极膜界面水解离速度快的性能，通过将双极膜与阴、阳单极模适当组合，实现不同的分离功能。
与传统工艺相比，BMED具有高效节能、环境友好、资源化利用率高等优点。
本文介绍了BMED的技术原理和设备构型，并对其在新能源领域的应用研究进展进行了综述，对BMED技术的未来研究与发展进行了展望。
关键词：双极膜；电渗析；酸碱；碳捕获；新能源近十年来，双极膜电渗析技术（Bipolar Membrane Electrodialysis, BMED）的理论和应用研究获得快速发展，双极膜材料及制备技术不断取得新的进步，应用领域已从化工领域的脱盐和酸碱制备拓展到环保领域的废水和废气处理及资源化利用。
近年来，BMED在化学储能、水电解制氢和太阳能利用等新能源领域也表现良好的应用潜力。
上世纪90年代中期，以美国为代表的西方国家就已开展了BMED的工业化应用，而目前国内还多停留在实验研究和小规模应用阶段。
因此，加强BMED的理论和应用研究，对于推动其在新能源利用领域的应用具有重大意义。
1. BMED的技术原理和设备构型1.1 BMED的技术原理双极膜（Bipolar Membrane，BPM）是一种新型的离子交换膜，通常由阴离子选择性层（AEL）、阳离子选择性层（CEL）和中间界面层（催化层）等3部分复合而成[1]。
当BPM两端施加反向电压时，阴、阳离子选择性层中的离子将分别通过阴、阳层向主体溶液迁移，由于固定电荷基团的静电排斥，溶液中同离子渗透进入离子交换层被阻止，于是在BPM中间界面层出现了一个狭窄区域，该区域的电场强度高达108V/m[2]，此时该区域中的H2O分子快速解离生成H+和OH-[3]，并通过膜层迁移到主体溶液之中，消耗的水分子通过扩散作用由膜外溶液向中间界面层补充，双极膜水解离的速率为常规水解离速率的5×107倍。
双极膜电渗析技术的研究进展
双极膜电渗析技术的研究进展电渗析（ED），作为膜分离中发展较早的分离技术，是在电场作用下，以电势差为驱动力，利用离子交换膜对料液进行分离和提纯的一种高效、环保的分离过程。
1956年，V. J. Frilette发现在电渗析膜面上形成的钙镁垢是由膜面上的水解离造成的，从而首次提出利用双极膜（BPM）促进膜中水解离现象的想法。
随着膜分离技术和膜材料的发展，出现了由阴阳离子交换层和中间界面催化层复合而成的双极膜材料。
其与传统电渗析结合构成的双极膜电渗析（BMED）技术在近年来得到了迅速发展，成为了ED工业发展的新增长点。
BMED 是由BPM、阴离子交换膜（AEM）、阳离子交换膜（CEM）等基本单元按照一定的排列方式组合而成的。
在电场作用下，双极膜中的H2O快速解离为H+和OH-，将盐溶液转化为酸和碱。
近年来，BMED多用于清洁生产、资源回收利用、污染零排放中，同时作为新兴的绿色技术，BMED与其他化工技术正朝着集成化的方向发展。
本文从BMED的基本工作原理出发，回顾BMED技术的发展过程，并总结其近年来在酸碱生产、资源分离和污染控制等方面的研究和应用进展，最后根据目前双极膜应用中存在的问题探讨其研究的重点和未来发展的方向。
01 双极膜电渗析1.1 BMED的工作原理BMED运行时，在电场作用下离子进行定向迁移，当双极膜中的离子都迁向主体溶液时，中间层的水会解离产生H+和OH-对电流进行负载。
然而双极膜中发生的水解离现象不同于通常的水解离，研究者们对其解离的过程机理开展了大量的理论研究，但限于过程的复杂性，目前还没有达成统一的结论。
根据水在双极膜中间层解离过程的不同，主要提出3种解释水解离机制的物理模型，见图1。
SWE 模型认为，在电场作用下，双极膜中间层（阴阳离子尖锐结合区）会因离子迁移而出现薄的无离子区域，认为水解离发生于此。
H2O的解离跟弱电解质在高压条件下的解离过程相同，H+和OH-的产生速率为H2O的解离速率，解离常数与电压成正相关；在SWE模型的基础上，为了解膜上荷电基团对水解离的影响，进一步提出化学反应模型（CHR），该模型认为由膜基质中的羧酸基、叔胺基和膜内的金属离子等影响水解离速率的现象可知，膜上固定基团通过质子化反应进行水解离产生H+和OH-，且解离更易发生在AEM侧；为解释双极膜中间层较大的能量消耗，提出中和层模型（NL），结果发现，双极膜的AEM、CEM界面处存在中和层区域，水解离发生在电荷区和电荷与中和层区域的界面处。
双极膜电渗析理论与应用的研究进展.TextMark
2004年第23卷第10期 化 工 进 展CHE MIC A L I NDUSTRY AND E NGI NEERI NG PROG RESS双极膜电渗析理论与应用的研究进展唐 宇 王晓琳 龚 燕 余立新(清华大学化学工程系,北京100084)摘 要 从理论和应用研究两方面较为全面地综述了双极膜电渗析技术在近些年的发展,阐述了双极膜中水解离、水迁移、离子迁移以及双极膜电渗析过程等理论研究新进展,介绍了它在有机酸的回收制备、环境保护和食品医药工业及其他领域中的新应用,并展望了其在工业生产和日常生活中的应用前景。
关键词 双极膜,电渗析,水解离,水迁移中图分类号 T Q02818 文献标识码 A 文章编号 10006613(2004)10110706 双极膜是一种新型的离子交换复合膜,它通常由阳离子交换层(N型膜)、界面亲水层(催化层)和阴离子交换层(P型膜)复合而成,是真正意义上的反应膜。
在直流电场作用下,双极膜可将水离解,在膜两侧分别得到氢离子和氢氧根离子[1]。
利用这一特点,将双极膜与其他阴阳离子交换膜组合成的双极膜电渗析系统,能够在不引入新组分的情况下将水溶液中的盐转化为对应的酸和碱,这种方法称为双极膜电渗析法。
双极膜电渗析法不仅用于制备酸和碱,若将其与单极膜巧妙地组合起来,能实现多种功能并可用于多个领域[2]。
有关双极膜的研究报道自20世纪50年代中期就出现了,其发展过程可划分为三个阶段:第一阶段20世纪50年代中期至80年代初期,这是双极膜发展十分缓慢的时期,双极膜仅是由两片阴阳离子交换膜直接压制,性能很差,水分解电压比理论压降高几十倍,应用研究还处在以水解离为基础的实验室阶段;第二阶段从20世纪80年代初至90年代初,由于双极膜制备技术的改进,成功地研制了单片型双极膜,其性能大大提高,已经在制酸碱和脱硫技术中得到了成功应用,这一阶段出现了商品双极膜。
从20世纪90年代初至今,是双极膜迅速发展的时期,随着对双极膜工作过程机理的深入研究,从膜结构、膜材料和制备过程上进行了重大改进,使双极膜的性能有了较大提高,其中主要是对阴膜和阳膜接触界面的改进,从最初简单的“压层型”或“涂层型”结构到20世纪80年代初开始出现的“单片型”结构,随后又出现带有中间“催化层”的复杂结构,大大降低了膜电压[3]。
双极膜电渗析法在典型化工废水处理中的运用
双极膜电渗析法在典型化工废水处理中的运用作者：李淼舟来源：《科学与财富》2015年第22期摘要：随着社会经济的发展过程中，我国环境问题日益突出，可持续发展战略越发得到人们的关注，实现可持续发展战略，就必须保证经济、社会、环境三者协调可持续发展。
对此，采用新技术手段解决工业废水处理问题，就显得尤为重要。
双极膜电渗析法可以发生水解离，产生氢离子和氢氧根离子，这对于处理典型化工废水具有积极作用。
本文对双极膜电渗析法在典型化工废水处理运用的研究，将通过对双极膜电渗析法技术的详细分析，阐述其在化工废水处理中的优势，以期更好促进该技术在废水处理中的广泛应用。
关键词：双极膜电渗析法；化工废水；处理运用前言：改革开放以来，我国社会主义市场经济获得了迅猛发展，但是回顾我国社会经济发展历程，经济发展在很大程度上以牺牲环境作为代价，这对于我国经济社会的可持续发展来说，十分不利。
就目前经济社会发展情况来看，对环境具有较大影响的则是化工废水，如何解决这一问题，对实现我国经济社会可持续发展来说，具有重要意义。
双极膜电渗析法具有简单、高效、对环境污染小等特点，将其应用于化工废水处理中，可以更好地实现保护环境目的。
本文对双极膜电渗析法的研究，主要从技术手段进行分析，分析了该技术处理典型化工废水，并对废水中有用资源进行回收利用的优点，以促进该技术更好推动相关产业升级，促进我国国民经济实现又好又快发展目标。
一、双极膜电渗析法处理含盐化工废水的研究（一）含盐化工废水的成分特点含盐化工废水基本不含有机物质，就拿溴化钠废水来说，由溴化丁基橡胶制备过程所产生的溴化钠废水没有较大的颗粒或是胶体杂质。
在处理含盐化工废水时，可以采用溶解适量的溴化钠进行，这样一来，既可以对含盐化工废水进行有效处理，又能避免其对环境造成污染[1]。
（二）双极膜电渗析法处理含盐化工废水的注意事项第一，进行双极膜电渗析法处理含盐化工废水时，需要考虑到溴化钠浓度影响，关于溴化钠浓度影响，主要考虑到以下几方面内容：（1）溴化钠浓度会对膜堆电压造成一定影响，随着溴化钠浓度升高，膜堆电压会随之降低，从而影响反应后期效果；（2）溴化钠对酸和碱的产量会有一定影响，随着反应时间地提升，将会增加酸和碱的产量；（3）溴化钠浓度会对能耗和电流效率产生较大影响，随着溴化钠浓度提升，能耗将降低，并且当溴化钠的浓度超过11000mg/L时，电流效率会有所提高，但当溴化钠的浓度再次提高时，电流效率会降低。
双极膜电渗析技术在有机酸生产中的应用进展
双极膜电渗析技术在有机酸生产中的应用进展在最近的10几年里，双极膜电渗析技术(Elec-Trodialysis with Bipolar Membrane，EDBM)的理论和应用研究获得了突飞猛进的发展。
双极膜的应用研究已经深入到环境、化工、生物、食品、海洋化工和能源等各个方面。
但是真正用于大规模生产的，主要也就是在有机酸发酵生产中的应用了。
采用双极膜电渗析技术可以浓缩发酵液中的有机酸，可以除去发酵液中的无机盐离子。
对于发酵产物为有机酸盐的，还可以实现从有机酸盐到有机酸的转化，而不需要另外加酸，也不产生任何酸碱盐废液。
因此能够减少环境污染，降低化工原料和能源消耗，具有显著的工业应用价值和环境效益。
同时因其产品回收率高、纯度高，而由此导致的产品质量提高所带来的经济效益更令人振奋。
所以从1995年后，在美国、意大利、日本、法国和德国等都纷纷建立了双极膜电渗析法生产有机酸或氨基酸的工厂，而国内大多还只停留在实验研究阶段。
我们也正在从事这方面的研究，但由于双极膜价格贵，设备一次性投入很大，因而在大规模生产上还不是很普及。
所以若能在双极膜本身的生产方面有所突破，那么双极膜电渗析技术在有机酸生产中的应用前景将会非常乐观。
1 双极膜电渗析技术生产有机酸的原理双极膜是近年来发展比较迅猛的一种新型离子交换复合膜，由阴、阳膜层缔合而成，在电场的作用下，阴、阳膜层的界面就会发生水的解离，产生H+和OH-．H+可与阴离子结合成酸，OH-可与阳离子结合成碱，这就是双极膜能够实现制酸、制碱的关键所在。
据理论计算，制备1mol/L 25℃的酸和碱，双极膜的理论电势只有0.83V，而电解需2.1V，因此利用双极膜进行水解离制备酸和碱比直接电解水要经济得多。
双极膜电渗析技术是在离子交换基础上发展起来的一种高效膜分离技术，其基本依据是离子在电场作用下的定向运动和离子交换膜的选择透过性，以及双极膜特有的水解产生H+、OH-的能力。
在此法中同时还有配套使用的阴膜和阳膜。
双极膜填充床电渗析技术应用试验
双极膜填充床电渗析技术应用试验双极膜填充床电渗析技术是一种新型的电渗析技术，可以用于水处理、污水处理、海水淡化等领域。
该技术利用双极膜的特殊性质，将带有离子的溶液分离出来，从而实现纯化的效果。
本文旨在探讨双极膜填充床电渗析技术的应用试验。
一、技术原理双极膜填充床电渗析技术是一种利用电分离的原理对溶液进行分离的技术。
该技术包含两个阴阳极，之间有一块带有孔隙的聚合物膜，孔隙大小在毫微米级别。
当电压施加至阴阳极上时，电场会影响溶液中的离子流动方向，并将离子分离到相关电极上。
双极膜填充床电渗析技术是将阴阳极、膜和填充层组合在一起，通过离子交换，将需要分离的离子分离出来，从而达到纯化的目的。
二、应用领域双极膜填充床电渗析技术的应用领域非常广泛。
其中，水处理、污水处理、海水淡化等领域是双极膜填充床电渗析技术最为常见的应用领域。
在这些领域中，该技术广泛应用于除去水中含有的铁、铜、铅等重金属或有机物质，从而达到纯化水的目的。
三、应用试验为了验证双极膜填充床电渗析技术在水处理、污水处理、海水淡化等领域中的应用效果，学者们进行了一系列的实验。
下面，我们将针对这些实验进行简单的介绍。
1.水处理试验在水处理试验中，研究人员将含铁的水样通过双极膜填充床电渗析技术进行处理，实验结果表明，利用该技术可以将水中的铁去除约91.2%以上，其处理效果较好。
但是在实验过程中还需注意，水温、pH值、成分都会影响电渗析的效果，因此需要针对性地对某些影响因素进行调整。
2.污水处理试验在污水处理试验中，研究人员提取了来自某个工业区域的污水样品进行实验。
实验结果表明，利用双极膜填充床电渗析技术可以有效去除污水中的重金属离子和有机物质，其去除率分别为78%和92%。
另外，在实验过程中，研究人员还发现设备设计的良好会对电渗析的分离效果产生很大影响，因此需要针对性地设计电渗析设备。
3.海水淡化试验在海水淡化试验中，研究人员选取某个地区的海水样品进行实验。
双极膜电渗析法制
双极膜电渗析法制双极膜电渗析法是一种先进的膜分离技术，广泛应用于水处理、化工、生物等领域。
本文将对双极膜电渗析法的原理、特点、应用及发展前景进行详细介绍。
一、双极膜电渗析法的原理双极膜电渗析法是在电场作用下，利用双极膜的选择性透过性能，实现溶液中离子的分离和纯化。
双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜组成，两者之间填充有离子选择性透过膜。
当溶液通过双极膜时，在电场作用下，阳离子和阴离子分别通过阳离子交换膜和阴离子交换膜，实现离子的分离。
同时，透过离子选择性透过膜的水分子和未分离的离子形成浓缩液和稀释液，分别排出系统。
二、双极膜电渗析法的特点1.高效性：双极膜电渗析法具有较高的分离效率和纯化效果，能够实现溶液中离子的有效分离。
2.节能环保：与传统的分离方法相比，双极膜电渗析法具有较低的能耗和较少的废弃物产生，符合绿色环保理念。
3.操作简便：双极膜电渗析法操作简单，可实现自动化控制，降低人工操作成本。
4.应用广泛：双极膜电渗析法可用于水处理、化工、生物等多个领域，具有较强的适用性。
三、双极膜电渗析法的应用1.水处理领域：双极膜电渗析法可用于海水淡化、工业废水处理等方面，实现水资源的有效利用和环境保护。
2.化工领域：在化工生产中，双极膜电渗析法可用于离子液体的分离和纯化，提高产品质量和生产效率。
3.生物领域：双极膜电渗析法可用于生物医药、生物工程等领域，实现生物产品中目标离子的分离和纯化，提高产品的纯度和收率。
此外，双极膜电渗析法在蛋白质分离、基因工程等方面也有广泛应用。
四、发展前景随着科技的不断进步和环保意识的日益增强，双极膜电渗析法作为一种高效、环保的分离技术，将在未来发挥更加重要的作用。
以下是双极膜电渗析法的发展前景：1.技术创新：随着材料科学和工程技术的不断发展，双极膜的性能和稳定性将得到进一步提升，提高双极膜电渗析法的分离效率和纯化效果。
2.拓展应用领域：双极膜电渗析法在水处理、化工、生物等领域的应用将进一步拓展，同时有望在其他领域如能源、环保等实现新的突破。
双极膜电渗析的理论研究进展与应用
量的水分子迁移。 （5）压差渗漏 溶液透过膜的现象。当膜的两侧存在压差时，溶液由压
力大的一侧向压力小的一侧渗漏。因此在操作中，应使膜两 侧压力趋向平衡，以减小压差渗漏损失。
（6）水的解离 水的解离也称为极化。是指在一定电压作用下，溶液中 离子未能及时补充到膜表面时，膜表面的水分子解离成H+ 和OH-的现象。当中性的水解离成H+和OH-以后，它们会透过 膜发生迁移，从而扰乱浓、淡水流的中性性质。这是电渗析 装置的非正常运行方式，应尽力避免。
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郑淑英：双极膜电渗析的理论研究进展与应用
生同名离子迁移。 （2）电解质的浓差扩散
也称为渗析，指电解质离子透过膜的现象。由于膜两侧 溶液浓度不同，受浓度差的推动作用，电解质由浓水室向淡 水室扩散，其扩散速度随两室浓度差的提高而增加。
（3）水的渗透
淡水室的水，由于渗透压的作用向浓缩室渗透，渗透量 随浓度差的提高而增加。
电 渗 析 的 研 究 始 于 上 世 纪 初 的 德 国 。 1952 年 美 国 [1]Ionics 公司制成了世界上第一台电渗析装置，用于苦咸水 淡化。至今苦咸水淡化仍是电渗析最主要的应用领域。在锅 炉进水的制备、电镀工业废水的处理、乳清脱盐和果汁脱酸 等领域，电渗析都达到了工业规模。另外，在上世纪 50 年 代末，由日本开发的海水浓缩制食盐的应用，虽仅限于日本 和科威特等国，但也是电渗析的一大市场。目前，电渗析以 其能量消耗低，装置设计与系统应用灵活，操作维修方便， 工艺过程洁净、无污染，原水回收率高，装置使用寿命长等 明显优势而被越来越广泛地用于食品、医药、化工及城市废 水处理等领域。
电渗析技术的研究进展
电渗析技术的研究进展电渗析技术的研究进展引言：电渗析技术是一种通过电场对溶液中的离子进行选择性分离和浓缩的方法，已经广泛应用于分离和纯化溶液中的有机物、无机盐和生物分子等物质。
本文将介绍电渗析技术的原理、应用领域以及近年来的研究进展，重点关注电渗析膜材料的开发和优化、电渗析设备的改进以及电渗析技术在环境治理和生物医学领域中的应用。
一、电渗析技术的原理电渗析技术利用了离子在电场力下的迁移性差异，通过电渗析膜的选择性透过作用将目标离子从混合溶液中有效分离出来。
在电渗析过程中，溶液被引入电渗析腔室，正负极电源施加电势差，从而产生电场。
根据目标离子的电荷大小和极性，它们会在电场力下向相应的极端迁移。
通过选择性透过作用，只有目标离子能够通过电渗析膜，而其他离子则被阻隔在电渗析腔室中，实现了目标离子的有效分离。
二、电渗析技术的应用领域1. 水处理领域：电渗析技术可以用于去除水中的重金属离子、有机污染物等，具有高效、低能耗的特点，被广泛应用于废水处理和饮用水净化。
2. 食品工业：电渗析技术可以用于酒精、果汁、乳制品等食品中的成分分离和纯化，可以提高产品的质量和增加附加值。
3. 生物医学领域：电渗析技术可以用于分离和富集生物样品中的蛋白质、核酸等生物分子，为生物学研究和临床诊断提供重要工具。
三、电渗析膜材料的研发与优化电渗析膜是实现离子选择性透过的关键组成部分。
近年来，研究人员致力于发展新型电渗析膜材料，以提高其选择透过性、抗污染性和稳定性。
常见的电渗析膜材料包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和离子选择性膜等。
研究人员通过调节膜材料的孔径、表面电荷、孔径密度等，以实现对目标离子的高效透过和抑制杂质离子的传输。
四、电渗析设备的改进电渗析设备的改进可以提高电渗析的效率和稳定性。
近年来，研究人员将传统的电渗析腔室结构进行了优化，例如引入流体动力学设计和微流控技术，提高溶液的湍流程度和均匀性；同时改进电渗析设备中的电极材料，增强其导电性能、耐腐蚀性和稳定性，以提高电场的均匀分布和使用寿命。
双极膜电渗析工程案例
双极膜电渗析工程案例一、双极膜电渗析工程案例的基本概念双极膜电渗析，听起来是不是有点高大上？其实啊，就是一种很厉害的技术呢。
它就像是一个超级智能的分离大师，可以把各种物质按照我们想要的方式分开。
比如说在一些工业生产中，有很多混合在一起的东西，就像一群调皮的小娃娃混在一起，不好管理。
双极膜电渗析就能把它们一个个揪出来，让它们各就各位。
二、双极膜电渗析工程案例中的实际应用1. 在水处理方面大家都知道，现在水资源很宝贵，有些水被污染了，里面有好多乱七八糟的东西，像重金属啊，一些化学物质啊。
双极膜电渗析就可以把这些脏东西从水里分离出去，让水变得干净又健康，可以重新被我们利用。
就像给生病的水做了一场大手术，让它恢复活力。
还有在海水淡化中，它也能发挥大作用。
海水又咸又苦，不能直接喝，也不能直接用于很多工业生产。
双极膜电渗析可以把海水中的盐分去掉，把海水变成淡水，这样就可以解决很多地方缺水的问题啦。
2. 在化工行业在化工生产中，经常会有一些反应产生的混合溶液，里面有产品还有很多副产物。
双极膜电渗析可以把产品和副产物分开，这样就能提高产品的纯度，让化工产品的质量更好。
就好比从一堆混杂的宝石里把真正的宝石挑出来，让它更加璀璨。
对于一些酸性或者碱性很强的溶液，双极膜电渗析也能调整它们的酸碱度，让它们符合生产的要求。
这就像是一个酸碱度的魔法师，能把太酸或者太碱的溶液变得刚刚好。
三、双极膜电渗析工程案例中的优势1. 高效节能这个技术啊，它在工作的时候不像一些老的分离技术那样要消耗大量的能量。
它就像是一个聪明的小助手，能以比较少的能量完成任务。
比如说，和传统的蒸馏法相比，双极膜电渗析在处理同样多的溶液时，消耗的能量要少很多呢。
2. 环保友好因为它能精准地分离物质，所以在处理过程中产生的废弃物就比较少。
不像一些粗糙的分离方法，会产生很多没用的东西，还可能对环境造成污染。
双极膜电渗析就像是一个环保小卫士，在完成工作的同时，还能保护我们的环境。
针对双极膜电渗析法处理化工废水探讨(通用版)
针对双极膜电渗析法处理化工废水探讨(通用版)Safety is the prerequisite for enterprise production, and production is the guarantee ofefficiency. Pay attention to safety at all times.( 安全论文)单位：_______________________部门：_______________________日期：_______________________本文档文字可以自由修改针对双极膜电渗析法处理化工废水探讨(通用版)摘要：化工生产所运用的中和工艺将会产生大量的废水,如果不加以处理,将会对环境造成严重的破坏以及资源的浪费。
双极膜电渗析法将废水中的盐转化成相应的酸以及碱,同时,酸以及碱又可以应用到实际的化工生产中,实现了经济效益与环境效益之间的结合。
本文主要针对于双极膜电渗析法在澳化丁基橡胶废水与废碱液中的应用出发,对双极膜电渗析法进行化工废水处理的分析与探讨。
1、双极膜电渗析法的概述1.1双极膜功能分析双极膜,简称,其主要是有阳膜层与阴膜层复合组成。
在部分的双极膜中的两个荷电层之间,还存在着催化层。
当在电场中采取施加电压作业时,双极膜中间层中的电解质离子向主体溶液中转移,并当所有的电解质离子转移完毕之后,电流就需要通过十与一进行负载并完成。
同时,电流在通过双极膜中间过渡区中的水解离获得补充,消耗的水灰向双极膜中间层扩散而获得补充。
因此,双极膜的过渡区不仅仅可以产生水解离,并能够利用在醇类中解离,例如甲醇与乙醇等。
1.2双极膜电渗析法的特点分析双极膜电渗析法利用双极膜以及单极膜之间的不同组合方式组成电渗析,其主要有以下几种特点第一,双极膜水解离不会产生气体以及其他的副产品。
因此,此举会降低电压,并能够使能量得到最大程度上的利用第二,在双极膜电渗析法的应用中,仅需采用一对电极,较低的占地面积,降低了投资成本第三,在同一双极膜电渗析的膜堆上,无机盐与有机盐都会通过不同的形式转化成对应的酸以及碱,因而能够获得较好的经济效益。
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第41卷第6期 唐山师范学院学报 2019年11月 Vol.41 No.6 Journal of Tangshan Normal University Nov. 2019──────────收稿日期：2019-09-09 修回日期：2019-10-17 作者简介：方勤翔（1995-），男，安徽合肥人，硕士研究生，研究方向为环境污染控制及治理。
-28-双极膜电渗析在化工和环保领域的应用进展方勤翔，卫新来，陈 俊，金 杰（合肥学院 生物与环境工程系，安徽 合肥 230601）摘 要：介绍了双极膜电渗析的基本结构及其在化工、环保领域的应用进展，针对双极膜电渗析技术在化工和环保领域中的应用提出建议与展望。
关键词：双极膜；电渗析；化学合成；环境治理 中图分类号：TQ311文献标识码：A文章编号：1009-9115(2019)06-0028-05DOI ：10.3969/j.issn.1009-9115.2019.06.007Applications of Bipolar Membrance Electrodialysis in the ChemicalIndustry and Environmental ProtectionFANG Qin-xiang, WEI Xin-lai, CHEN Jun, JIN Jie(Department of Biological and Environmental Engineering, Hefei University, Hefei 230601, China)Abstract: It mainly introduces the basic structure of bipolar membrane electrodialysis and its application in chemical and environmental protection fields. Finally, it puts forward suggestions and prospects for the application of bipolar membrane electrodialysis technology in the field of chemical industry and environmental protection.Key Words: bipolar membrance; electrodialysis; chemical synthesis; environmental protection双极膜电渗析系统（bipolar membrane elec- trodialysis ，简称BMED ）是由双极膜与离子交换膜组合而成，与传统电渗析相比，具有高效节能、环境友好、操作方便等突出优点[1]。
离子交换膜是整个电渗析技术中的核心，离子交换膜通常是由附着在聚合物骨架上的含离子基团的聚合物薄层组成[1,2]。
因此，离子交换膜对能通过膜移动的反离子表现出离子交换性能，而对与固定基团电性相同的同离子表现出排斥性。
离子交换膜对同离子和反离子的“渗透选择性”最高可以达99%，“渗透选择性”随着外部电解质浓度的升高而降低[2]。
双极膜通常是由阴、阳离子交换膜复合而成，也有些双极膜除了这两个电荷层外还有其他层。
当双极膜反向加电压时，带电离子就会从两种离子交换层的过渡区向主体溶液发生迁移，当所有离子迁移完成后，电流的载体就会由稀溶液中的H +和OH -来承担，并通过双极膜中间的过渡区的水的解离而得到及时的补充[3]。
1 BMED 装置的基本构型及工作原理BMED 的常用的构型由双极膜（BPM ）、阴离子交换膜（AEM ）、阳离子交换膜（CEM ）构成的三隔室BMED 和CEM/BPM 二隔室BMED 、AEM/BPM 二隔室BMED 等。
1.1 三隔室BMED三隔室BMED 的基本结构如图1所示。
三隔室BMED 的典型用途是用来处理易电离的盐溶液。
整个电渗析体系中由一张AEM 、一张BPM 和一张CEM 构成的重复单元组成，这种构造被称为三隔室BMED 。
基本单元重复叠加，放置在电极之间，盐溶液在阴离子交换膜和阳离子之间的隔室流动。
施方勤翔，等：双极膜电渗析在化工和环保领域的应用进展-29-图1 三隔室BMED 的基本结构（BPM/CEM/AEM ）加直流电时，水将在BPM 内解离成等量的H +和OH -；生成的H +与盐溶液提供的X -离子形成HX ，OH -与盐溶液提供的M +离子形成MOH ，以较小代价得到相应的酸和碱。
弱酸盐电解时生成弱电离的酸，电导很低，实际操作中，采用二隔室BMED ，能使弱酸盐的转化率高达90%以上[4-5]。
1.2 二隔室BMED(a) CEM/BPM; (b) AEM/BPM 图2 二隔室BMED 基本结构CEM/BPM 、AEM/BPM 二隔室BMED 基本结构分别如图2(a)、(b)所示。
BPM 也可以用于二隔室结构的电渗析中，但此时只能生成酸或碱。
CEM/BPM 二隔室BMED 可用于处理弱酸盐（有机酸盐）得到相对较纯的碱流和酸/盐混合流，而AEM/BPM 构造可用于转换弱碱盐（比如硝酸铵）得到盐/碱混合流和相对较纯的酸[4]。
此外，二隔室BMED 的性能可以通过增加一个隔室来进一步操作。
例如，“多隔室阳离子BMED ”用了两张阳离子交换膜，比标准的二隔室结构，能得到更高浓度的盐/酸流。
但采用了更高的电池电压后，这些多隔室结构BMED 会造成比标准二隔室更高的电能消耗。
2 BMED 在化工领域的应用2.1 化学合成 2.1.1 化学原材料合成Shen 等[6]利用BMED 技术以卤族元素为原料来制备四丙基氢氧化铵。
相比于传统电解工艺，该工艺具有成本低、污染小、效率高等优点。
Tran 等[7]研究了颗粒反应器与BMED 技术联用处理高钙废水的可行性，探索出了在pH 为11.1时，水中钙的去除率高达90%的最优操作条件。
此外，作为维C 的稳定的工业替代品L-抗坏血酸-2-单磷酸盐（AMP ），工业量产高纯度产品一直是一个难题。
Song 等[8]首次将BMED 技术引用到AMP 的生产工艺中。
Iizuka 等[9]采用BMED 技术对火电厂产生的CO 2进行分离并回收再利用碱液。
2.1.2 有机酸的制备在传统的发酵法制备有机酸过程中，微生物代谢过程中产生的有机酸会影响微生物菌落周围的酸碱度，并有可能抑制菌体的繁殖发育和次级代谢物的产量，因此在整个发酵过程中要时刻注意酸碱度的变化并进行调节，费时又费力，还浪费大量的酸碱中和剂，产生的废液还可能污染环境。
如果采用BMED 技术集成联产，则可以直接从连续生产的发酵罐持续电离得到有机酸和碱液，并且能避免废液排入水体污染环境。
如发酵生产乳酸，采用CEM/BPM 二隔室BMED ，将原料引入酸室中，结果给出含30%有机酸和2%有机盐的溶液。
Zhang 等[10]采用反相法制备了多孔P84共聚酰亚胺阴离子交换膜，将这种新型膜应用到从乳糖钠中提取乳糖酸（LBA ）和氢氧化钠的处理工艺，取得了较好效果。
2.2 脱盐第41卷第6期唐山师范学院学报 2019年11月-30- 无机盐极易电离，采用三隔室BMED技术进行脱盐的同时获得较为纯净的酸和碱，而且电流效率高，成为近年来脱盐领域里主要研究的膜堆构型[11]。
如在钢铁厂生产过程中运用三隔室BMED技术从含KF和KNO3的浸蚀液中回收HF 和HNO3[12]。
在钢铁生产过程中用含HF（3%-5%）和HNO3（6%-10%）的浸蚀液清洗钢条，所得酸液中含HF（1.8%）、HNO3（9%）、FeF3（3.6%）及Cr和Ni的含氟络合物。
在中和槽中，余酸用KOH中和，将金属含氟络合物转化为金属氢氧化物和KF。
金属氢氧化合物通过过滤去除，含HNO3、KNO3和KF滤过液则通过BMED进行脱除，电渗析成HF、HNO3和KOH。
KOH用于循环中和，脱盐后的产物HF和HNO3则再次作为浸蚀液。
Xia等[13]利用一种新型BMED技术处理湿法烟道脱硫高盐废水，实验结果表明，该方法能较好地脱盐并获得1.0 mol·L-1以上的高酸碱浓液，提高了废水用于酸碱生产的效率。
2.3 电酸化作用电酸化是指水在电压作用下分解成的H+会与蛋白质分子结合，从而达到等电势点。
这种方法可以用来分离筛选高蛋白组分和溶解性多糖。
2.3.1 蛋白分离Bazinet等[14]发明了电酸化法，并采用二隔室双极膜电渗析法来分离浓缩酪蛋白，而且分离出来的酪蛋白不会变质。
Balster等[15]对牛奶脱盐与酪蛋白乳清脱盐两组实验进行了对比，发现牛奶脱盐实验的电阻和能耗更高，而脱盐室内pH值的变化会导致酪蛋白乳清缓冲液堆积在管道内，并随后提出了改进方案。
Bazinet等[16]进行了三种乳清脱盐工艺的比较，表明双极膜电渗析加电酸化集成工艺具有产品质量更高、工艺更安全、无废物产生等传统工艺无法媲美的优势。
2.3.2 溶解多聚糖Brunet等[17]进行了三隔室BMED水解壳聚糖的研究。
在最优条件下，电离1%壳聚糖溶液相对应的能耗为1 kWh·L-1，且该过程中无其它污染物产生，并不需要控制酸碱量，三隔室能同时工作，能量利用率大大提高。
随后Bazinet等人[18]申请了一种利用BMED技术生产低聚糖的新型专利技术，该技术可同时将多糖转化成低聚糖，并能对转化成的低聚糖进行脱盐处理。
2.4 去离子技术电去离子，又称填充床电渗析技术（EDI），是指一种将电渗析与离子交换膜集合起来的一种水处理技术。
由于有些已经被水解的H+和OH-重新结合生成水，所以去离子技术不能完全去除弱电解质杂质，导致电流效率很低。
而双极膜内部水解离速率是普通电解速率的5×107倍[19]，如果将双极膜电渗析技术与去离子技术相结合，会使电流效率大大提高，从而提升EDI技术的实用价值。
Grabowski等[20]采用BMEDI模型以反渗透产品水作为进水生产超纯水。
结果表明，反渗透产品水中的强电解质离子和弱解离酸几乎完全去除，但水质未能达到超纯水的标准。
Gahlot 等[21]采用在EDI电池的稀释室中加入离子膜的新型结构来处理含氟饮用水，发现12 v·cell-1的去氟效率更高，能耗仅4.6 kWh·kg-1，电流效率可达37%。
2.5 制盐目前我国海盐生产仍以盐田法为主，这种方法会浪费大量的人力和土地资源。
日本仅在2008年，采用电渗析技术从海水浓缩制盐产量就高达150万吨[22]。
海水或地表水制盐和制饮用水是BMED技术的一个最主要的应用，这种技术在国外已经大规模应用海水浓缩制盐行业。