Iontoměničová membrána - Ion-exchange membrane

An iontoměničová membrána je Semipermeabilní membrána který transportuje určité rozpuštěné ionty, zatímco blokuje jiné ionty nebo neutrální molekuly.[1]

Iontoměničové membrány jsou proto elektricky vodivé. Často se používají při odsolování a chemických regeneracích, při kterých se ionty pohybují z jednoho roztoku do druhého s malým průchodem vody.[2]

Mezi důležité příklady iontoměničových membrán patří membrány pro výměnu protonů, ten transport H+
 kationty a aniontoměničové membrány používá se v určitých alkalické palivové články k přepravě ACH−
 anionty.

Struktura a složení

Iontoměničová membrána je obvykle vyrobena z organický nebo anorganické polymer s nabitými (iontovými) bočními skupinami, jako je např iontoměničové pryskyřice. Aniontoměničové membrány obsahují pevné kationtové skupiny s převážně mobilními anionty; protože anionty jsou většinovým druhem, většina vodivosti je způsobena transportem aniontů. Zadní strana platí pro katexové membrány.

Takzvané heterogenní iontoměničové membrány mají nízké náklady a silnější složení s vyšší odolností a drsným povrchem, který může být znečištěn. Homogenní membrány jsou dražší, ale mají tenčí složení s nižší odolností a hladkým povrchem, méně náchylným k znečištění. Homogenní povrchy membrány lze upravit tak, aby se změnila permselektivita membrány na protony, jednomocné ionty a dvojmocné ionty.[3]

Selektivita

Selektivita iontoměničové membrány je způsobena Donnanova rovnováha a nikoli kvůli fyzickému blokování nebo elektrostatickému vyloučení konkrétních nabitých druhů.

Selektivita k transportu iontů opačných nábojů se nazývá její permselektivita.[3]

Aplikace

Iontoměničové membrány se tradičně používají elektrodialýza nebo difúzní dialýza pomocí elektrického potenciálu nebo koncentračního gradientu pro selektivní transport kationtových a aniontových látek. Když se aplikují v procesu elektrodialýzy odsolování, aniontové a kationtoměničové membrány jsou typicky uspořádány ve střídavém vzoru mezi dvěma elektrodami (anodou a katodou) uvnitř elektrodialyzačního komínu. Galvanický potenciál je dodáván jako napětí generované na elektrodách.[3]

Typická průmyslová elektrodialyzační komora se skládá ze dvou komor: komory produktu a vody a komory odmítnutí koncentrátu. Během operace stohování se soli přenášejí z produktu do koncentrátu. Výsledkem je, že vyřazený proud je koncentrován, zatímco je produktový proud odsolen.[3]

Mezi příklady aplikací iontoměničových membrán používaných při elektrodialýze a EDR patří odsolování mořské vody, čištění průmyslových odpadních vod u vod s velkým množstvím vod, výroba potravin a nápojů a další průmyslové odpadní vody.[3]

Reference

  1. ^ Tanaka, Yoshinobu (leden 2015). Iontoměničové membrány: základy a aplikace. Japonsko: Elsevier. str. 47. ISBN  978-0-444-63319-4.
  2. ^ Strathmann, Heiner (2004). Série Membrane Science and Technology, 9: Ion Exchange Membrane Separation Processes (První vydání). San Diego, Ca, USA: Elsevier. str. 90–206. ISBN  0-444-50236-X.
  3. ^ A b C d E Davis, T. S. (1990). „Electrodialysis“, in Handbook of Industrial Membrane Technology (První vydání). New Jersey, USA: Noyes Publication. 40–102. ISBN  9780815512059.

Viz také