双极膜分离技术及应用进展

化工进展

双极膜分离技术及应用进展

马洪运，吴旭冉，王保国

清华大学化学工程系，北京100084

出版日期:2013-10-05 发布日期:2013-10-05

Perspective of bipolar membrane technologies and their applications

MA Hongyun，WU Xuran，WANG Baoguo

Department of Chemical Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China

Online:2013-10-05 Published:2013-10-05

摘要/Abstract

摘要： 双极膜通过对水解离具有的催化效应，能够使水中的盐重新转变为酸和碱，在环境保护和资源回收等领域发挥着越来越大的作用。本文解析了双极膜的“三明治”结构特点、发展历程及发展趋势、制备工艺技术，阐述了双极膜催化水解离机理的3个模型：第二Wien效应模型、化学反应模型以及中和层模型。探究了双极膜电渗析及与其它化工过程耦合技术在不同领域的应用，其中包括酸碱生产领域、资源分离回收领域以及污染控制领域等。分析了双极膜的具体应用过程中存在的局限性并展望了双极膜在水解制氢、液流电池方面的应用前景。指出双极膜将朝着与传统化工过程、新型液流电池等系统集成化、规模化方向发展，成为多种化工应用领域的重要组件。

关键词: 双极膜, 电渗析, 水解离, 液流电池

Abstract: Salts in water can be dissociated to acid and base in the presence of bipolar membranes (BPMs)，which acts as catalyst in the process of water dissociation. Therefore，BMPs could be used in environmental protection and resource recycling. This paper reviewed technology progresses in BPMs, including preparation，characteristics，integration of BMPs and pollution control applications. Three major models BPMs for catalyzing water dissociation were introduced. Applications of BMPs in environmental protection were also introduced. Moreover，the prospects of BPMs applications in redox flow batteries and hydrolysis hydrogen production were also presented，and the limitations of current BPMs were discussed. The integration of BMPs with other chemical processes，and application for redox flow batteries can be prospective in future research.

Key words: bipolar membrane, electro-dialysis, water dissociation, redox flow battery

马洪运，吴旭冉，王保国. 双极膜分离技术及应用进展[J]. 化工进展.

MA Hongyun，WU Xuran，WANG Baoguo. Perspective of bipolar membrane technologies and their applications[J]. Chemical Industry and Engineering Progree.

[1]	赵景超, 谭明. 表面活性剂对电渗析减量化工业含盐废水的影响[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 529-535.
[2]	李世霖, 胡景泽, 王毅霖, 王庆吉, 邵磊. 电渗析分离提取高值组分的研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 420-429.
[3]	孙鲁芹, 卢会霞, 王建友. 电渗析/超滤内在耦合过程分离蛋清中溶菌酶[J]. 化工进展, 2023, 42(5): 2262-2271.
[4]	王进, 陈青柏, 王建友, 李鹏飞, 董林. 压力驱动及电驱动膜法水软化技术研究现状与展望[J]. 化工进展, 2022, 41(5): 2649-2661.
[5]	董林, 陈青柏, 王建友, 李鹏飞, 王进. 电渗析苦咸水淡化技术研究进展[J]. 化工进展, 2022, 41(4): 2102-2114.
[6]	岳孟, 郑琼, 阎景旺, 张华民, 李先锋. 液流电池流场结构设计与优化研究进展[J]. 化工进展, 2021, 40(9): 4853-4868.
[7]	苏慧超, 张田明, 吴云奇, 徐国荣. 电渗析-超滤耦合技术研究进展[J]. 化工进展, 2020, 39(S2): 1-7.
[8]	胡磊, 高莉, 焉晓明, 贺高红. 全钒液流电池膜离子选择性传导通道构建的研究进展[J]. 化工进展, 2020, 39(6): 2079-2092.
[9]	李旅, 巩守涛, 马艳娇, 张奎博, 张凤祥. 自由体积和微孔调控的阴离子交换膜制备及应用研究进展[J]. 化工进展, 2020, 39(6): 2105-2114.
[10]	张世英,刘振,李龙飞. 负载离子液体的阳离子交换膜在烯烃/烷烃分离中的应用[J]. 化工进展, 2020, 39(3): 1090-1094.
[11]	祝海涛,杨波,高从堦. 电渗析过程传质模型的研究进展[J]. 化工进展, 2020, 39(3): 815-823.
[12]	吴德兵, 徐士鸣, 吴曦, 胡军勇, 冷强, 徐志杰, 金东旭, 王平. 不同单价电解质水溶液对逆电渗析电堆工作特性的影响[J]. 化工进展, 2019, 38(06): 2738-2745.
[13]	吕燕,韩建华,田智灏,张旭. 双极膜电渗析法连续制备聚合硫酸铁[J]. 化工进展, 2019, 38(03): 1524-1529.
[14]	颜海洋, 汪耀明, 蒋晨啸, 王晓林, 李传润, 吴亮, 徐铜文. 离子膜电渗析在高盐废水“零排放”中的应用、机遇与挑战[J]. 化工进展, 2019, 38(01): 672-681.
[15]	李帅, 王建友, 冯云华. 复分解电渗析清洁生产谷氨酸钠新工艺[J]. 化工进展, 2018, 37(09): 3682-3690.