Ионообменная мембрана

Ионообменная мембрана — это полупроницаемая мембрана, которая транспортирует определённые растворенные ионы, при этом блокируя другие ионы или нейтральные молекулы.

Таким образом, ионообменные мембраны электропроводны. Они наиболее часто применяются при опреснении и химическом восстановлении, перемещая ионы из одного раствора в другой.

Важными примерами ионообменных мембран являются протонообменные мембраны, которые переносят катионы H+ и анионообменные мембраны, используемые в некоторых щелочных топливных элементах для переноса OH−анионов[1].

Структура и состав

Ионообменная мембрана как правило изготавливается из органического или неорганического полимера с заряженными (ионными) боковыми группами. (например — ионообменные смолы). Анионообменные мембраны содержат фиксированные катионные группы с преимущественно подвижными анионами. Поскольку анионы составляют большинство частиц, большая часть проводимости обусловлена ​​переносом анионов. Обратное верно для катионообменных мембран. Так называемые гетерогенные ионообменные мембраны имеют низкую стоимость и бо́льшую толщину, более высокое сопротивление и шероховатую поверхность, которая может подвергаться загрязнению. Однородные мембраны более дорогие, но более тонкие с меньшим сопротивлением и гладкой поверхностью, загрязняются меньше. Однородные поверхности мембран можно модифицировать создания полупроницаемых мембран, одновалентных и двухвалентных ионов.

Селективность

Селективность ионообменной мембраны обусловлена ​​равновесием Доннана, а не физическим блокированием или электростатическим исключением определенных заряженных частиц. Селективность к переносу ионов противоположных зарядов называется избирательной проницаемостью[2].

Применение

Ионообменные мембраны традиционно используются в электродиализе или диффузионном диализе посредством электрического потенциала или градиента концентрации, соответственно, для селективного переноса катионных и анионных частиц. При применении в процессах электродиализного опреснения анионообменные и катионообменные мембраны обычно располагаются поочередно между двумя электродами (анодом и катодом) внутри электродиализной батареи. Гальванический потенциал подается как напряжение, генерируемое на электродах.

Типичная промышленная электродиализная установка состоит из двух камер: камеры обессоленного потока (камера дилаута) и камеры концентрата. Во время работы установки соли переходят из продукта в концентрат. В результате поток отходов концентрируется, а поток продукта обессоливается[3].

Примеры применения ионообменных мембран: опреснение воды, очистка промышленных сточных вод с сильным загрязнением, производство продуктов питания и напитков и прочее.

Примечания
  1. Ion Exchange Membranes, Volume 12 - 2nd Edition. www.elsevier.com. Дата обращения: 1 июня 2021.
  2. Davis, T. S. "Electrodialysis", in Handbook of Industrial Membrane Technology. — First. — New Jersey, USA : Noyes Publication, 1990. — P. 40–102. — ISBN 9780815512059.
  3. Электродиализ - «МЕГА ПрофиЛайн». www.mpline.ru. Дата обращения: 1 июня 2021.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.