ionic membrane是什么意思，ionic membrane的意思翻译、用法、同义词、例句

常用词典

例句

专业解析

离子膜（Ionic Membrane） 是一种具有特殊离子选择透过性的功能薄膜。其核心原理在于膜材料中含有固定的带电基团（如磺酸基 -SO₃⁻ 或季铵基 -NR₃⁺），能够选择性地允许带相反电荷的离子（即反离子）透过，同时阻挡带相同电荷的离子（即同离子）以及不带电的物质。这种选择性渗透特性使其在电化学工程和分离技术中扮演着关键角色。

核心概念解析

1. 离子交换功能：

   • 膜内部含有固定的离子基团（如阳离子膜含负电基团，阴离子膜含正电基团）。
   • 这些固定基团吸引溶液中的反离子（与固定基团电荷相反的离子）进入膜内。
   • 反离子可以在膜内迁移，而带相同电荷的同离子则因静电排斥作用被阻挡在外。
   • 此过程维持了膜两侧溶液的电中性平衡。

2. 膜分离特性：

   • 基于电荷选择性，离子膜能有效分离不同电荷的离子或带电与不带电的物质。
   • 分离驱动力可以是外加电场（如电解、电渗析）、浓度差（扩散渗析）或压力差（虽然较少用于纯离子膜）。

关键特性

• 离子选择性/渗透性：允许特定电荷离子透过的能力，是离子膜最重要的性能指标。
• 电阻：膜对离子迁移的阻碍程度，低电阻意味着更低的能耗（尤其在电解应用中）。
• 机械强度与化学稳定性：需耐受操作压力、温度变化及强酸、强碱或氧化性环境（如氯碱工业中的条件）。
• 溶胀度：吸水后膜尺寸的变化程度，影响膜的性能和尺寸稳定性。

主要类型

1. 阳离子交换膜（Cation Exchange Membrane, CEM）：

   • 含有固定的负电荷基团（如 -SO₃⁻, -COO⁻）。
   • 允许阳离子（如 H⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺）透过，阻挡阴离子（如 Cl⁻, OH⁻, SO₄²⁻）。
   • 典型应用：氯碱电解制烧碱和氯气、燃料电池质子交换膜、电渗析脱盐。
   • 代表材料：全氟磺酸膜（如 Nafion®），具有极高的化学稳定性。

2. 阴离子交换膜（Anion Exchange Membrane, AEM）：

   • 含有固定的正电荷基团（如 -NR₃⁺, -PR₃⁺）。
   • 允许阴离子（如 Cl⁻, OH⁻, SO₄²⁻）透过，阻挡阳离子（如 Na⁺, Ca²⁺）。
   • 典型应用：电渗析、扩散渗析回收酸、碱性燃料电池/电解槽。
   • 代表材料：季铵化聚芳醚砜、聚苯乙烯-二乙烯基苯季铵盐膜等。

核心应用领域

1. 氯碱工业：这是离子膜技术最具影响力的应用。使用全氟磺酸/羧酸复合阳离子交换膜，在电解饱和食盐水（NaCl）时，允许 Na⁺ 从阳极室迁移到阴极室，同时阻止 Cl⁻ 和 OH⁻ 的反向迁移。这直接高效地生产高纯度烧碱（NaOH）、氯气（Cl₂）和氢气（H₂），相比传统汞法或隔膜法，具有能耗低、产品纯度高、无污染的优势。
2. 燃料电池：
   • 质子交换膜燃料电池（PEMFC）：使用阳离子交换膜（如 Nafion®）作为电解质。它传导质子（H⁺）从阳极到阴极，同时作为隔膜隔离氢气和氧气，并阻止电子直接传导。其性能直接影响电池效率和寿命。
   • 阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）：使用阴离子交换膜传导氢氧根离子（OH⁻）。相比 PEMFC，可能使用非贵金属催化剂，成本潜力大。
3. 水处理与脱盐：
   • 电渗析（ED）：在直流电场作用下，阴阳离子分别透过选择性离子膜向两极迁移，从而实现溶液的脱盐、浓缩或特定离子分离。广泛用于苦咸水淡化、废水处理、食品医药行业分离纯化。
   • 扩散渗析（DD）：利用离子膜两侧的浓度差驱动离子迁移。阴离子膜常用于回收废酸（如钢铁酸洗废液中的酸），阳离子膜用于回收废碱。
4. 电解水制氢：
   • 质子交换膜电解（PEMWE）：使用与 PEMFC 类似的阳离子交换膜，在酸性条件下高效电解水产生高纯氢气。
   • 阴离子交换膜电解（AEMWE）：使用阴离子交换膜在碱性条件下工作，传导 OH⁻，可能降低对贵金属催化剂的依赖。
5. 其他应用：电化学合成、物料分离提纯（如氨基酸、有机酸）、传感器、液流电池（储能）等。

权威参考来源

• 离子交换膜基本原理与应用：美国化学会（ACS Publications）提供了大量关于离子交换膜材料科学、性能表征及电化学应用的权威研究综述和论文。例如，对全氟磺酸膜（Nafion）的结构与传输机制的深入探讨可在其期刊中找到。
• 氯碱离子膜技术：化学工程领域的经典教材和手册，如《Perry's Chemical Engineers' Handbook》或《Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry》，详细阐述了离子膜电解槽的设计、操作原理及在氯碱工业中的核心地位。
• 电渗析技术：国际脱盐协会（International Desalination Association）及水处理专业期刊（如《Desalination》）有大量关于离子膜在电渗析中应用、性能优化及工程案例的研究报告。
• 燃料电池离子膜：材料科学和电化学期刊，如《Journal of The Electrochemical Society》、《Advanced Materials》、《Chemistry of Materials》等，持续报道新型质子交换膜和阴离子交换膜的开发、性能提升及在燃料电池中的应用进展。美国能源部（DOE）的相关报告也提供了技术发展路线和性能目标。

网络扩展资料

ionic membrane（离子膜）是一种具有选择性渗透功能的薄膜材料，主要用于分离或控制离子传输，常见于电化学、化工及环保领域。

定义与特性

1. 核心概念

   • 离子选择性：允许特定离子通过，阻挡其他物质（如非离子分子或不同电荷离子）。
   • 结构：通常由高分子聚合物制成，具有微孔或化学官能团（如磺酸基团），通过电荷作用实现离子筛分。

2. 技术分类

   • 离子交换膜：通过化学官能团实现离子交换（如氯碱工业中的全氟磺酸膜）。
   • 液膜：液态材料形成的离子选择性界面（参考的“liquid membrane”）。

应用领域

1. 工业电解

   • 用于离子膜电解法（如食盐电解制氯气和氢氧化钠），通过控制钠离子（Na⁺）与氯离子（Cl⁻）的传输提高效率。
   • 例如，在氯碱工艺中，离子膜可阻止Cl⁻反向迁移，减少副反应。

2. 环保与能源

   • 应用于燃料电池的质子交换膜，促进氢离子（H⁺）传导。
   • 废水处理中的离子分离与回收。

与其他膜的区别

• 与普通薄膜（film）：离子膜强调离子选择性，而普通薄膜（如塑料膜）多为物理阻隔。
• 与生物膜（cell membrane）：生物膜功能更复杂，包含主动运输；离子膜则依赖被动扩散或电场驱动。

如需进一步了解具体应用场景或技术原理，可参考电解实例及工业案例。

别人正在浏览的英文单词...

policedrip cupfinickymulctBiscaynefirmerfriskingimperatorMoninreboundingrobessalvagedsitzat restelfin forestfreezing methodmain streetmake both ends meetprotection systemsanitary ceramicssuperposition theoryweal and woeadenastheniabyninechalasiacholecystographycyanophycinDorkingmesexineXXX