离子交换膜的主要性能.docx

离子交换膜的主要性能一、 交换容量 交换容量是表征离子交换膜质量的基本指标。交换容量的定义为每克干膜所含活性基团的毫克当量数，其单位为meqg。一般交换容量高的膜，选择透过性好，导电能力强。但是由于活性基团一般具有亲水性，因此活性基团含量越高，膜的溶胀度越大，从而影响膜的强度。有时也会因膜体结构过于疏松，而使膜的选择性下降。一般膜的交换容量约为23meqg。不同类型的离子交换膜所含的活性基团不同，交换容量的测试体系也各有所异。下面仅举两例。1磺酸阳膜 磺酸氢型阳膜能与等量的NaCl交换，可以对其释放出的H+ 用0.1mol/L NaOH标准溶液滴定，然后计算交换容量。步骤：对经过处理转为磺酸氢型的阳膜样品，用滤纸拭去表面附着的水分，精确称取样品1.5 g，放入250 ml的三角瓶中，加入约1 mol/L NaCl溶液约50 ml，间断振摇，使膜沉入水溶液中，放置过夜。以酚酞为指示剂，用0.1mol/L NaOH标准溶液滴定，至粉红色为终点。交换容量按下式计算。交换容量(meq/g) = 7-152季铵氯型阴膜 该膜能与NaNO3或Na2SO4进行等量交换，对其释放出的氯离子 用0.1mol/L AgNO3标准溶液滴定，然后计算交换容量。步骤：对经过预处理的季铵氯型阴膜样品，用滤纸拭去表面附着的水分，精确称取样品1.5 g，放入250 ml的三角瓶中，加入约1 mol/L NaNO3或Na2SO4溶液约50 ml，间断振摇，使膜沉入水溶液中，放置过夜。以10%酚铬酸钾溶液为指示剂，用0.1mol/L AgNO3标准溶液滴定，至橙红色不变为终点。交换容量按下式计算。交换容量(meq/g) = 7-16二、含水量含水量指膜内与活性基团结合的内在水，以每克干膜所含水的克数表示()。膜的含水量与其交换容量和交联度有关，随着交换容量提高、交联度下降，膜的含水量增加。提高膜内含水量，可使膜的导电能力增加，但由于膜的溶胀会使膜的选择透过性下降。 一般膜的含水率约为2040左右。含水率 = 7-17 三、膜电阻膜电阻对电渗析器工作时所需要的电压和电能消耗有直接影响。在实际应用中，膜电阻常用面电阻表示，其单位为cm2。也可以用电阻率(cm)或电导率(lcm1)来表示。一般在不影响其他性能的情况下电阻越小越好，以降低电能消耗。通常规定在25下，于0.1molL KCl溶液或0.1molL NaCI溶液中测定的膜电导作为比较标准。 四、选择透过度常用反离子迁移数和膜的透过度来表示膜的离子选择透过性。膜内离子迁移数即某一种离子在膜内的迁移量与全部离子在膜内迁移量的比值。可以用离子迁移所携带电量之比来表示。例如，在阴膜-NaCI溶液体系中膜内离子的迁移数为：同名离子迁移数 Na+ = Q Na+ / Q Na+ +QCI- 7-18反离子迁移数 CI- = QCI- / Q Na+ +QCI- 7-19式中 Q Na+ Na+离子所负载的电量QCI- CI离子所负载的电量某种离子在膜中的迁移数可由膜电位计算：g = (Em十Em0) /2 Em0 7-20式中 Em0在一定条件(一般是25，膜两侧溶液分别为0.1molL KCI和0.2molL KCl)下，理想膜的膜电位，可由奈恩斯特公式计算；Em 在以上条件下的实测膜电位。膜的选择透过度为反离子在膜内迁移数实际增值与理想增值之比。 7-21式中 g反离子在膜中迁移数；tg反离子在溶液中的迁移数，可从有关手册查到；g0反离子在理想膜中的迁移数，即100。 用以上方法计算所得到的反离子迁移数和选择透过度，在一定程度上能客观地反映离子交换膜选择透过性的好坏。 一般要求离子交换膜选择透过度