概述離子交換膜的發展及前景應用

關文學，王三反，李艷紅

(1.蘭州交通大學 環境與市政工程學院，甘肅 蘭州 730070；2.寒旱地區水資源綜合利用教育部工程研究中心，甘肅 蘭州 730070)

高分子材料的離子交換膜，因其優異的性能已在食品、化工、紡織、冶金、輕工等多個部門開始試用。1950年，Ionics公司開發的一種穩定、高選擇性、低電阻的離子交換膜在電解中的應用。標志著離子交換膜開始進入生產利用[1]。我國離子交換膜的研制開始于1960年前后，主要研制用于苦咸水淡化方面的非均相膜[2]。隨后于70年代初研制出了多種性能較為優良的離子交換膜，但實際投入應用的均相離子交換膜很少，僅有少部分應用于酸堿制備等領域的離子交換膜投入了使用[3]。圖1為離子交換膜相關過程及發展時間表[4]。

圖1 離子交換膜相關過程及發展時間表Fig.1 Process and development schedule ofion-exchange membrane

1 離子交換膜的分類

離子交換膜一般按照結構、活性基團以及材料性質三大類進行區分。

1.1 按照膜結構來分

按照膜結構，可分為異相、半均相和均相膜三類。

異相膜(又稱非均相膜)，由細粉末狀的離子交換劑和粘合劑混合后，經密煉、開練等工序，軋成厚度0.3 mm左右的薄膜，之后于薄膜兩面按照實際應用所需壓上目數不同的增強網布制成。離子交換基團和粘結劑形成的化學結構不連續。工藝簡單，但膜電阻較大，選擇性也較差[5]。

半均相膜成膜高分子材料中離子交換基團分布均勻，但非化學結合，故而其性能、結構介于非均相和均相膜之間[5]。

均相膜的制備方法一般為單體聚合后再實現功能化[6-7]，或先功能基化后涂覆成膜[8-9]。……