雙極膜亦稱(chēng)雙極性膜,是特種離子交換膜,它是由一張陽(yáng)膜和一張陰膜復(fù)合制成的陰、陽(yáng)復(fù)合膜。該膜的特點(diǎn)是在直流電場(chǎng)的作用下,陰、陽(yáng)膜復(fù)合層間的H2O解離成H+和OH-并分別通過(guò)陰膜和陽(yáng)膜,作為H+和OH-離子源。雙極膜按宏觀膜體結(jié)構(gòu)分可分為均相雙極膜和異相雙極膜。
電驅(qū)動(dòng)膜分離器的主要部件為陰、陽(yáng)離子交換膜,隔板與電極三部分。隔板構(gòu)成的隔室為液流經(jīng)過(guò)的通道。淡水經(jīng)過(guò)的隔室為脫鹽室,濃水經(jīng)過(guò)的隔室為濃縮室。若把陰、陽(yáng)離子交換膜與濃、淡水隔板交替排列,重復(fù)疊加,再加上一對(duì)端電極,就構(gòu)成了一臺(tái)實(shí)用電驅(qū)動(dòng)膜分離器。
若電驅(qū)動(dòng)膜分離器各系統(tǒng)進(jìn)液都為NaCl溶液,在通電情況下,淡水隔室中的Na+向陰極方向遷移,Cl-向陽(yáng)極方向遷移,Na+與Cl-就分別透過(guò)CM與AM遷移到相鄰的隔室中去。這樣淡水隔室中的NaCl溶液濃度便逐漸降低。相鄰隔室,即濃水隔室中的NaCl溶液濃度相應(yīng)逐漸升高,從電驅(qū)動(dòng)膜分離器中就能源源不斷地流出淡化液與濃縮液。淡水水路系統(tǒng)、濃水水路系統(tǒng)與極水水路系統(tǒng)的液流由水泵供給,互不相混,并通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的布、集水機(jī)構(gòu)使其在電驅(qū)動(dòng)膜分離器內(nèi)部均勻分布,穩(wěn)定流動(dòng)。從供電網(wǎng)供給的交流電,經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟?,由電極引入電驅(qū)動(dòng)膜分離器。經(jīng)過(guò)在電極溶液界面上的電化學(xué)反應(yīng),完成由電子導(dǎo)電轉(zhuǎn)化為離子導(dǎo)電的過(guò)程。用夾緊板緊固在一起的膜堆部分稱(chēng)為電驅(qū)動(dòng)膜分離器。電驅(qū)動(dòng)膜分離器要進(jìn)行工作,必須有水泵、整流器等輔助設(shè)備,還必須有進(jìn)水預(yù)處理設(shè)施。通常把電驅(qū)動(dòng)膜分離器及輔助設(shè)備總稱(chēng)為電驅(qū)動(dòng)膜分離器裝置。
雙極膜電滲析設(shè)備是由雙極膜、陰膜和陽(yáng)膜組成的3室式電滲析設(shè)備,通過(guò)供給無(wú)機(jī)鹽(Na2SO4),陰離子(SO42-)透過(guò)陰離子交換膜和在雙極膜分解成的H離子(H+)結(jié)合成酸(H2SO4),另一方面,陽(yáng)離子(Na+)透過(guò)陽(yáng)離子交換膜和在雙極膜分解成的OH離子(OH-)結(jié)合成堿(NaOH)(進(jìn)行中和逆反應(yīng))。
將雙極膜與陰、陽(yáng)離子交換膜組合構(gòu)成雙極膜電滲析系統(tǒng),能夠在不引入新組分的情況下將水溶液中的鹽轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的酸和堿。由于雙極膜可以在較低的電勢(shì)差下實(shí)現(xiàn)水的電解,因此雙極膜電滲析設(shè)備已成為制備酸/堿產(chǎn)品的技術(shù)之一,在電流效率、過(guò)程節(jié)能環(huán)保以及資源綜合利用等方面具有較突出的優(yōu)勢(shì)。