電滲析設(shè)備的選擇性透過機(jī)理
離子交換膜是電滲析的心臟,它的選擇性透過機(jī)理,目前流行的有兩種理論:
1.雙電層理論
離子交換膜是一種高聚物電解質(zhì)薄膜,當(dāng)浸入電解質(zhì)溶液后,其中的活性基團(tuán)在溶劑(水)的作用下發(fā)生解離。產(chǎn)生的反離子進(jìn)入水溶液,在膜上留下帶有一定電荷的固定基團(tuán),從而在膜-溶液界面上形成了帶相反電荷的雙電層,此時(shí)這些帶電的固定基團(tuán)會(huì)對(duì)膜外溶液中帶相反電荷的離子因異性相吸使之穿過膜,溶液中帶相同電荷的離子則被排斥。因而溶液中帶正電荷的陽離子在電場(chǎng)作用下作定向運(yùn)動(dòng)時(shí)能穿過帶負(fù)電荷的陽膜,但被帶正電荷的陰膜排斥。同樣溶液中帶負(fù)電荷的陰離子,能穿過帶正電荷的陰膜,而被電負(fù)電荷的陽膜所排斥,這是雙電層理論。
由上述討論可以看出,離子交換膜發(fā)生的作用并非離子交換作用膜,而是起離子選擇性透過作用,所以說,這種膜應(yīng)稱其為離子選擇性透過膜(ion permselective membranes)。
2.唐南膜平衡理論
唐南提出這種理論是解釋離子交換樹脂與電解質(zhì)溶液間的平衡。對(duì)離子交換膜來說,它只是離子交換樹脂的一種特殊應(yīng)用。當(dāng)離子交換膜浸入電解質(zhì)溶液時(shí),電解質(zhì)溶液中的離子和膜內(nèi)的離子會(huì)發(fā)生交換作用,達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。平衡時(shí)陽膜內(nèi)陽離子濃度大于溶液中陽離子濃度,而陽膜中陰離子濃度小于溶液中陰離子濃度,說明溶液中反離子容易進(jìn)入膜內(nèi),同名離子不容易進(jìn)入膜內(nèi),因此離子交換膜對(duì)反離子有選擇透過性。