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水的解离

双极膜是由一个阳离子交换膜层和一个阴离子交换膜层合并而成的。双极膜电渗析是一种应用双极膜将水解离成H+和OH-，并产生酸和碱溶液的离子交换膜工艺。它也是一种电渗析工艺，因为其应用了离子交换膜在电场的驱动力下对溶液中的离子种类进行分离；但由于双极膜所特有的“水解离”能力而又与传统的电渗析不同。另外，该工艺提供了独一无二的无需添加酸或碱直接酸化或碱化工艺物料的机会，避免了副产品或废液及昂贵的下游纯化步骤。

 　
双极膜

一张优质的双极膜，其阳离子交换膜层和阴离子交换膜层之间的结合牢固持久，其界面层薄以减少电压降；而且允许水容易地从内部扩散到界面层以供水的解离反应，从而产生较高的电流密度将使所需膜面积最小化。双极膜已成功应用于不同的商业用途中。目前也正不断开发其它的双极膜用于不同的应用领域。

与传统的单极膜联合使用，其可以构成不同的结构：三室双极膜结构和两室双极膜结构。

三室双极膜堆

在传统电渗析膜对中增加一个双极膜即可形成一个三室电渗析膜结构。即双极膜位于阴离子交换膜和阳离子交换膜的任意一侧，形成三个隔室（见下面示意图）：双极膜和阴离子交换膜之间为酸液，双极膜和阳离子交换膜之间为碱液，阳离子和阴离子交换膜之间为盐液。如同电渗析膜堆一样，在一个膜堆中可以安装许多膜对单元，多种进料平行进入相应的隔室，形成穿过膜堆的三条线路：酸液，碱液及盐液。

 三室双极膜堆示意图

显而易见，盐溶液进入盐室，水进入酸室及碱室，通过直流电场，可以将盐水溶液如Nacl转化成碱NaOH和酸HCl。同样地，其他盐类如KF,Na2SO4,NH4Cl,KCl等，以及有机酸和碱也能够被转化。

两室双极膜堆

其它二个主要双极膜电渗析结构通常是：只由阳离子交换膜和双极膜组成的或者只由阴离子交换膜和双极膜组成的两室单元。应用任何一种两室结构的系统在某些应用领域也许是唯一可行的工艺，并且能够带来经济效益，如降低投资成本和较低的运行成本。

两室双极膜堆（联合阳离子交换膜）示意图

两室双极膜堆（联合阴离子交换膜）示意图

由双极膜和阳离子交换膜构成的两室单元能用于转化如醋酸钠、乳酸盐、甲酸盐，甘氨酸盐等弱酸强碱盐，以及其它有机酸和氨基酸的生产。其还可以应用于葡萄酒和葡萄汁的pH调整。

同样地，由双极膜和阴离子交换膜构成的两室单元能用于转化如氯化铵、硫酸铵和乳酸铵等弱碱（氨）强酸盐。