离子交换膜与离子交换树脂的比较

1、离子交换膜又称“离子交换树脂膜”或“离子选择透过膜”。这是因为离子交换膜与用于水处理领域的粒状离子交换膜树脂,具有基本相同的结构,而且早期的离子交换膜就是使用离子交换树脂,通过加入粘合剂混炼拉片,然后加网热压成为膜状物的,所以,有“离子交换树脂漠”之称。但是,离子交换膜和离子交换树脂之间,除形状之差而外,还有着根本不同的作用原理:离子交换树脂是通过离子的吸附、药品溶离和再生的离子交换机能进行脱盐,但离子交换膜不是通过离子交换的机能,而是以选择透过为其主要机理,将离子作为一种选择性通过的媒介物。此外,在应用方法上也不相同,例如,离子交换树脂的使用过程包含着处理、交换、再生等步骤,而离子交换膜在应

2、用过程中,可以连续作用,不必再生。由此看来,与其称为离子交换膜,不如称为“离子选择透过膜”更为确切。不过,根据长期的习惯,人们还是沿称“离子交换膜”。离子交换膜与离子交换树脂离子交换膜可制成均相膜和非均相膜两类。而离子交换树脂就属于非均相膜均相膜。先用高分子材料如丁苯橡胶、纤维素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等制成膜，然后引入单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在膜内聚合成高分子，再通过化学反应引入所需功能基。也可通过甲醛、苯酚等单体聚合制得。非均相膜。用粒度为200400目的离子交换树脂和普通成膜性高分子材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯等充分混合后加工成膜制得。下面给一些离子交

3、换树脂 的具体资料:离子交换树脂分为阴阳两种类型，阳离子交换树脂又分为强酸性和弱酸性，阴离子交换树脂分为强碱性和弱碱性。水通过阳离子交换树脂时变为酸性，再通过阴离子交换树脂变为中性后回到水族箱中，因此使用离子交换树脂时，要强酸性与强碱性、弱酸性与弱碱性配对使用，离子交换树脂依其听附对象的不同又分为H型，OH型CI型和NA型，水族箱适用NA型，（钠型）其目的是软化水质。阳离子交换树脂的再生可用5%-10%盐酸、0.5%-5%硫酸、10%的食盐水或海水其中之一种，阴离子交换树脂的再生可用2%-10%氢氧化钠、2%-4%氨水或10%食盐水其中之一种，均浸泡24小时。离子交换树脂也是一种化学滤材载体不

4、同后者属于前者，后者是前者所包含的物质之一。 如果还要细分的话还有正离子交换膜，负离子交换膜等。水处理设备网讯：离子交换膜和球状离子交换树脂在化学结构上是相同的，所以有人称它为膜状的离子交换树脂。早期是利用粉碎的离子交换树脂加入粘合剂制成薄膜，故称为离子交换（树脂）膜。因为在膜中存在粘合剂，活性基团将会分布不均，故又称为异相（非均质）离子交换膜。随着制膜技术不断发展，近年来已经能够制备不加粘合剂的膜，因其活性基团分布能够均一，故称为均相（或均质）离子交换膜。如上图所示， 分别为均相阳膜的网状结构和微孔结构示意图，表明这种膜是一种带有解离离子并有曲折的微孔通道的高聚物电解质薄膜。在应用中，离子交

5、换膜与离子交换树脂的作用不同，离子交换膜是与外界电解质溶液中的离子进行胶体地吸附、解吸，使之穿过膜，故又称为离子选择透过性膜。而离子交换树脂只是选择性地吸附离子，尔后用化学药品进行解吸再生。在生产实践中，从组装电渗析器开始到运行制水，都应对膜的物化性能和电化学性能提出严格要求。1.物理性能：膜应平正均一光滑，无针孔。这样可以避免电渗析器密封不良和防止原水中的浊物积聚在膜面上以及因出现针孔造成浓、淡水互窜等。膜应具有一定的机械强度和韧性，以防组装不慎时折裂，或因运行中水压力不平衡使膜变形或产生裂缝。可采用纤维网布增加强度和耐折性，更主要的是应注意选择制膜的基材等。2.化学性能：能耐受一定酸、碱。

6、因为在维修电渗析器时，常用稀酸洗涤膜上的水垢，有时在浓水系统加酸运行。极水室隔膜应选择特殊的制膜基材，阳极室膜应能抵抗新生态氯和氧的侵蚀。阴极膜应能耐受碱性的阴极水。应有较高的交换容量。交换容量是一个关键的指标，交换容量高的膜，电化学性能优良，但由于活性基团具有亲水性能，当活性基团高时，水分和溶胀度即随之增大，这就会影响膜的强度。有时也会因膜体结构过于疏松，从而降低膜的选择透过性。3.电化学性能：在从事电渗析脱盐过程中，始终和膜的导电性能和选择透过性能密切联系着，要求膜具有良好的导电性能和选择透过性能。然而两者又受着膜交换容量的制约。2.1 引言离子交换膜与离子交换树脂具有相同的基本化学结构，

7、但在制备方法上，因为离子交换膜既包括树脂的合成过程又有膜的成膜过程，所以离子交换膜的制备方法较为复杂。除参照离子交换树脂制备外，一些非荷电膜的成膜方法对于离子交换膜也适用。通常离子交换膜的制备包括三个主要过程：基膜制备；引进交联结构；引入功能基团。至于制膜的途径也主要是下述的三种之一：先成膜后导人活性基团；先导入活性基团再成膜；成膜与导入活性基团同时进行。上述的三条路线会因具体的工艺不同而不同，特别是对于前两种方法涉及基膜的制备或者利用荷电材料来成膜，所采用的具体方法同一般的非荷电膜，可参见有关专著。以下根据不同的具体情况予以介绍。2.2 非均相离子交换膜的制备方法与均相离子交换膜不同，非均相

8、离子交换膜是指膜主体相和固定基团不以化学键结合，这类膜一般电化学性能不好，但由于价格便宜，在初级水处理中应用较广。其制备方法一般遵循以下几条路线。热压法：离子交换树脂粉与惰性聚合物黏结剂混合，然后在适当的压力和聚合物软化温度附近热压成型。熔融挤出法：离子交换树脂粉与惰性聚合物黏结剂混合，通过加入塑化剂或者加热使其成为半流动状态，然后挤出成膜。流涎法：树脂粉与聚合物溶液混合然后利用常规的流涎方法通过蒸发溶剂成膜。流涎聚合法：离子交换树脂分散在部分聚合的聚合物溶液中流涎成膜然后再进行后聚合。目前，市场上的异相膜主要采用热压成型法，详细步骤同塑料加工基本一样。先将粉状（ Al3+ Pb2+ Ca2+

9、 Mg2+ K+ Na+ H+ ()对阴离子的吸附 强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为： SO42 NO3 Cl HCO3 OH 弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下：OH 柠檬酸根3 SO42 酒石酸根2 草酸根2 PO43 NO2 Cl 醋酸根 HCO3 ()对有色物的吸附糖液脱色常使用强碱性阴离子树脂，它对拟黑色素(还原糖与氨基酸反应产物)和还原糖的碱性分解产物的吸附较强，而对焦糖色素的吸附较弱。这被认为是由于前两者通常带负电，而焦糖的电荷很弱。 通常，交联度高的树脂对离子的选择性较强，大孔结构树脂的选择性小于凝胶型树脂。这种选择性在稀溶液中较大，在浓溶液中较小。 6、

10、离子交换树脂的物理性质 离子交换树脂的颗粒尺寸和有关的物理性质对它的工作和性能有很大影响。 ()树脂颗粒尺寸 离子交换树脂通常制成珠状的小颗粒，它的尺寸也很重要。树脂颗粒较细者，反应速度较大，但细颗粒对液体通过的阻力较大，需要较高的工作压力；特别是浓糖液粘度高，这种影响更显著。因此，树脂颗粒的大小应选择适当。如果树脂粒径在0.2mm(约为70目)以下，会明显增大流体通过的阻力，降低流量和生产能力。 树脂颗粒大小的测定通常用湿筛法，将树脂在充分吸水膨胀后进行筛分，累计其在20、30、40、50目筛网上的留存量，以90%粒子可以通过其相对应的筛孔直径，称为树脂的“有效粒径”。多数通用的树脂产品的有

11、效粒径在0.40.6mm之间。 树脂颗粒是否均匀以均匀系数表示。它是在测定树脂的“有效粒径”坐标图上取累计留存量为40%粒子，相对应的筛孔直径与有效粒径的比例。如一种树脂(IR-120)的有效粒径为0.40.6mm，它在20目筛、30目筛及40目筛上留存粒子分别为：18.3%、41.1%、及31.3%，则计算得均匀系数为2.0。 ()树脂的密度 树脂在干燥时的密度称为真密度。湿树脂每单位体积(连颗粒间空隙)的重量称为视密度。树脂的密度与它的交联度和交换基团的性质有关。通常，交联度高的树脂的密度较高，强酸性或强碱性树脂的密度高于弱酸或弱碱性者，而大孔型树脂的密度则较低。例如，苯乙烯系凝胶型强酸阳

12、离子树脂的真密度为1.26g/mL，视密度为0.85g/mL；而丙烯酸系凝胶型弱酸阳离子树脂的真密度为1.19g/mL，视密度为0.75g/mL。 ()树脂的溶解性 离子交换树脂应为不溶性物质。但树脂在合成过程中夹杂的聚合度较低的物质，及树脂分解生成的物质，会在工作运行时溶解出来。交联度较低和含活性基团多的树脂，溶解倾向较大。 ()膨胀度 离子交换树脂含有大量亲水基团，与水接触即吸水膨胀。当树脂中的离子变换时，如阳离子树脂由H+转为Na+，阴树脂由Cl转为OH，都因离子直径增大而发生膨胀，增大树脂的体积。通常，交联度低的树脂的膨胀度较大。在设计离子交换装置时，必须考虑树脂的膨胀度，以适应生产运

13、行时树脂中的离子转换发生的树脂体积变化。 ()耐用性 树脂颗粒使用时有转移、磨擦、膨胀和收缩等变化，长期使用后会有少量损耗和破碎，故树脂要有较高的机械强度和耐磨性。通常，交联度低的树脂较易碎裂，但树脂的耐用性更主要地决定于交联结构的均匀程度及其强度。如大孔树脂，具有较高的交联度者，结构稳定，能耐反复再生。 7、离子交换树脂的品种 离子交换树脂在国内外都有很多制造厂家和很多品种。国内制造厂有数十家，主要的有上海树脂厂、南开大学化工厂、晨光化工研究院树脂厂、南京树脂厂等；国外较著名的如美国Rohm & Hass公司生产的Amberlite系列、Dow化学公司的Dowex系列、法国Duolite系列和Asmit系列、日本的Diaion系列，还有Ionac系列、Allassion系列等。树脂的牌号多数由各制造厂或所在国自行规定。国外一些产品用字母C代表阳离子树脂(C为cation的第一个字母)，A代表阴离子树脂(A为Anion的第一个字母)，如Amberlite的IRC和IRA分别为阳树脂和阴树脂，亦分别代表阳树脂和阴树脂。我国化工部规定(HG2-884-76)，离子交换