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SO3 + SO3 +
_
_
SO3 +
_
图例3
_ SO3 +
SO3 + SO3 + SO3 +
_ _
_
SO3 + SO3 +
_
_
SO3 +
_
_
SO3 +
磺酸型阳离子交换膜的膜体结构示意图 R
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SO2
固定基团 ； +
解离离子
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图例4
磺酸型阳离子交换膜曲折通道示意图
离子交换膜在各个方面的应用
• 脱盐或纯化 • 浓缩或分离 • 水解 • 复分解
• 置换
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• 电解、氧化、还原以及电化合成
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电渗析器，异相离子交换膜2018/10/5引自13电解食盐水装置
2018/10/5引自14管状离子交换膜
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2.3 离子交换膜的选择透过现象
图例5
半透膜
Na+ ClR A
-
Na
Cl-
Na+ Cl(I) (II)
Na+
图2-6 Na+离子和Cl-离子在半透膜两侧互相碰撞示意图 R ANa 刚果红钠盐 (I)室
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刚果红钠盐溶液 NaCl溶液
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(II)室
苯乙烯-二乙烯基苯共聚物
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• 图a+ Na+ Na+
Cl-
SO3-Na+ Na+
Cl-
SO3-Na+
+ Na+ SO3 Na Cl-
ClClCl-
Na
+
Cl-
ClNa+ Na+
SO3-Na+ Na+
SO3-Na+
Cl-
Na+
Na+ ClCl-
Na+
SO3-Na+ SO3-Na+
Na+ Na+
• 图例6
Na
+
SO3-Na+ Na+
SO3-Na+ SO3-Na+
ClCl-
Cl-
Cl-
SO3-Na+
SO3-Na+
Na+
SO3-Na+ SO3-Na+
Na+
Na+
ClClNa+
SO3-Na+
Cl-
SO3-Na+
Na+
磺酸型阳膜在NaCl稀溶液中平衡示意图 R SO固定基团 ； Na+ 解离子
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随着科学技术的迅猛发展和人类对物质利用广 度的开拓，物质的分离已成为重要的研究课题。分 离的类型包括同种物质按不同大小尺寸的分离；异 种物质的分离；不同物质状态的分离等。 在化工单元操作中，常见的分离方法有筛分、 过滤、蒸馏、蒸发、重结晶、萃取、离心分离等。 然而，对于高层次的分离，如分子尺寸的分离、生 物体组分的分离等，采用常规的分离方法是难以实 现的，或达不到精度，或需要损耗极大的能源而无 实用价值。
ClNa+ Na+
SO3-Na+
Na+ Cl
-
Cl-
ClSO3-Na+
Na+
磺酸型阳膜在NaCl浓溶液中平衡示意图
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R
SO3-
固定基团
； Na+
解离子
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2.4 离子交换膜的一般性能和用途 离子交换膜的一般性能，常用物理、化学、电 化学性能表示：
• 应平整，均一，无针孔，并且有一定的机械强度和柔韧性。 • 应具有必要的选择透过性，这就要求有较高的交换容量。 • 应具有较高的导电性能，特别是应用在传导电流的设备中。 • 应具有较好的形态稳定性，故膜的溶胀度不应太大。 • 应具有耐高温，抗氧化，抗酸（或作原理2018/10/5引自162018/10/5
引自17第二节 高分子分离膜
2.1 概述
2.1.1 分离膜与膜分离技术的概念 分离膜是指能以特定形式限制和传递流体物质 的分隔两相或两部分的界面。膜的形式可以是固态 的，也可以是液态的。被膜分割的流体物质可以是 液态的，也可以是气态的。膜至少具有两个界面， 膜通过这两个界面与被分割的两侧流体接触并进行 传递。分离膜对流体可以是完全透过性的，也可以 是半透过性的，但不能是完全不透过性的。膜在生 产和研究中的使用技术被称为膜技术。
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具有选择分离功能的高分子材料的出现，使上 述的分离问题迎刃而解。膜分离过程的主要特点是 以具有选择透过性的膜作为分离的手段，实现物质 分子尺寸的分离和混合物组分的分离。膜分离过程 的推动力有浓度差、压力差和电位差等。膜分离过 程可概述为以下三种形式： ① 渗析式膜分离 料液中的某些溶质或离子在浓度差、电位差的 推动下，透过膜进入接受液中，从而被分离出去。 属于渗析式膜分离的有渗析和电渗析等；
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膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选择 渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新型分 离技术。膜分离过程的共同优点是成本低、能耗 少、效率高、无污染并可回收有用物质，特别适合 于性质相似组分、同分异构体组分、热敏性组分、 生物物质组分等混合物的分离，因而在某些应用中 能代替蒸馏、萃取、蒸发、吸附等化工单元操作。 实践证明，当不能经济地用常规的分离方法得到较 好的分离时，膜分离作为一种分离技术往往是非常 有用的。并且膜技术还可以和常规的分离方法结合 起来使用，使技术投资更为经济。
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② 过滤式膜分离 利用组分分子的大小和性质差别所表现出透过 膜的速率差别，达到组分的分离。属于过滤式膜分 离的有超滤、微滤、反渗透和气体渗透等； ③ 液膜分离 液膜与料液和接受液互不混溶，液液两相通过 液膜实现渗透，类似于萃取和反萃取的组合。溶质 从料液进入液膜相当于萃取，溶质再从液膜进入接 受液相当于反萃取。
第三章 离子交换膜及分离膜
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第一节离子交换膜
1.1 概述 五十年代合成离子交换树脂取得成功之后， 就利用粘合剂把离子交换树脂细粉粘合起来制成 膜型，从而为制备具有实用价值的选择透过性膜 提供了条件。由于制膜的主要原料是离子交换树 脂，故称为离子交换（树脂）膜。
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R
SO2
固定基团 ； +
解离离子
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膜的分类
• 阳离子交换膜有强酸膜，中等酸度膜和弱酸膜三 种。 • 阴离子交换膜有强碱，中等碱和弱碱膜三种。 • 特殊性能的膜有表面涂层膜，双极膜，两性膜及 镶嵌膜。 • 按用途分类，有电解槽隔膜，电池隔膜，渗透膜， 电渗析膜， • 人工肾膜及仿生膜等。
1.2 膜体结构和分类
• 膜体结构 图例1
*表示大分子结构 R* SO3H+(Na +) 解离离子 （或称反离子） 磺酸型阳离子交换膜 R* N+(CH 3)3 OH-(Cl-) 解离离子 （或称反离子）
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固定基团
固定基团
季铵型阴离子交换膜
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图例2
异相离子交换膜体结构示意图 1-粘合剂 2-离子交换树脂粒