
【机】 ionic membrane
ion
【化】 ion
【医】 ion
film; membrane; theca; velamen; velum
【化】 membrane
【医】 coat; envelope; film; lemma; membranae membranae; membranae membrane
panniculus; theca; thecae; tunic; tunica; velamen; velamenta
velamentum
离子膜(Ion-exchange Membrane)是一种具有选择性离子传输功能的高分子材料膜,广泛应用于电化学工业、能源存储与转换领域。其核心功能是通过电场作用或浓度梯度实现特定离子的定向迁移,同时阻隔其他物质传递。
化学定义与原理
离子膜由带有固定电荷基团的高分子聚合物构成,例如磺酸基(-SO₃H)或季铵基(-NR₃⁺)。在电场驱动下,阳离子膜(如Nafion膜)允许阳离子(如H⁺、Na⁺)透过,而阴离子膜(如AMX膜)则选择性传输阴离子(如Cl⁻、OH⁻)。这一特性源自膜内离子基团形成的Donnan势垒效应。
工业应用实例
在氯碱工业中,全氟磺酸离子膜(如杜邦公司的Nafion膜)用于电解食盐溶液,实现Na⁺的高效迁移与Cl₂/NaOH的分离,能耗较传统石棉膜降低30%以上(美国化学会《Industrial & Engineering Chemistry Research》数据)。
结构特征分类
根据微观结构可分为:
关键参数包括离子交换容量(1.0-2.5 meq/g)、溶胀度(<15%)、质子传导率(>0.1 S/cm)及机械强度(爆破压>0.5MPa),这些数据可通过电化学阻抗谱(EIS)和原子力显微镜(AFM)表征(参见电化学学会ECS会议论文集)。
离子膜是一种含离子基团的高分子材料薄膜,具有对溶液中离子的选择性透过功能。以下是其核心要点:
离子膜通过高分子骨架连接活性基团(如磺酸基)实现离子交换。其结构分为两类:
传统离子膜易吸水溶胀、结构老化。中国科大等机构研发出新型膜材料,实现近似无摩擦的离子传导,提升了稳定性和效率。
如需进一步了解生产工艺或具体案例,可参考制药网及中科院微博的详细说明。
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