离子交换膜的重大国家需求和创新研究.pdfVIP

第 28 卷 　第 5 期 膜 　科 　学 　与 　技 　术 Vol . 28 　No . 5 2008 年 10 月 M EMBRAN E SCIEN CE AND TECHNOL O GY Oct . 2008 文章编号 :1007 - 8924 (2008) 05 - 000 1 - 10 专家论坛 离子交换膜的重大国家需求和创新研究 徐 铜 文 ( 中国科技大学 化学与材料科学学院 功能膜研究室 , 合肥 230026) 摘 　要 : 离子交换膜的发展可以追溯到 60 年前 ,也是我国最早开发的膜过程 , 目前已经从当 初实验室的研究走向不同工业的应用 ,特别是近年来 ,随着国家对环境保护的不断重视 , 以离 子交换膜为基础的过程由于能够实现离子的定向或者选择性迁移 ,在环境保护 、清洁生产和分 离等具有举足轻重的地位. 本文针对国家 目前的产业发展政策阐述了离子交换膜的重大国家 需求及其创新研究 ,对今后该领域的发展进行了展望. 关键词 : 离子交换膜 ; 电渗析 ; 扩散渗析 ; 杂化膜 ; 双极膜 ; 国家需求 中图分类号 : TQ028 . 8 　　文献标识码 : A 交换膜交替排列在两 电极之间形成许多平行的隔 1 　离子交换膜发展历程的简要回顾 室 ,这就是最早的电渗析. 这时 , 由于商品高性能离 最早的离子交换膜过程可以追溯到 1890 年 ,当 子交换膜的缺乏 ,工业应用仍是空白,直到 1950 年 时 Ostwald[ 1 ] 研究一种半渗透膜的性能时发现如果 美国 Ionics 公司的J uda 和 McRae [7 ] 、1953 年 Rohm 该膜能够阻挡阴或阳离子时 ,该膜就可截留这种阴 公司的 Winger 等[ 8 ] 发明了性能优 良的离子交换膜 阳离子所构成的电解质. 为了解释当时的实验现象 , ( ) 当时是异相膜 , 以离子交换膜为基础的电渗析过 他假定了在膜相和其共存的电解质溶液之间存在一 程才开始快速应用于工业 电解质料液的脱盐和浓 ( ) 种所谓的膜 电势 membrane potential 来解释膜相 缩 , 从那时起 ,无论是离子交换膜或是电渗析都进 和溶液主体中离子浓度的差异. 这种假设在 19 11 年 入了快速发展期 ,并得到了诸多改进. 例如 ,20 世纪 被 Donnan [2 ] 所证实 ,并发展为现在所公认的描述电 60 年代 , 日本旭化成公司实现了用一价离子选择性 解质溶液与膜相浓度的 Donnan 平衡模型. 这些早 膜从海水制盐的工业化[9 ] ; 1969 年 , 开发出倒极电 ( ) 期的理论和实验研究为离子交换膜的发展奠定了基 渗析 EDR ,避免电渗析器运行过程中膜和电极的 础. 不过 ,真正与离子交换膜有关的基础研究起源于 污染 ,实现了电渗析器的长期稳定运行[ 10 ] ; 20 世纪 1925 年 ,当时 Michaelis 和 Fuj it a [3