雙極膜技術

雙極膜介紹

雙極膜(BPM)是一種新膜，通常是由陰離子交換層、陽離子交換層復合而成的一種復合型離子交換膜，也可以在陰膜、陽膜之間加入第三層物質促進水的解離，成為陰離子交換層、陽離子交換層、中間反應層構成的三層結構。在直流電場的作用下，雙極膜可以將水解離，在陽膜、陰膜兩側分別產生H+和OH-。

雙極膜的應用

1、含氟廢液的處理及有價氟的回收

在氟碳工業及鈾工業(UF6)的生產中，排放的廢氣廢水中含有的氟和有機酸的質量分數是50～500×10-6，通常需要用KOH中和才能完全除去，結果生成的KF溶液含有許多重金屬(如鈾、砷等)和微量放射性物質，還需用Ca(OH)₂與KF反應再生KOH并生成不溶性的廢料。這種方法導致有價氟的損失，且給用戶留下如何處理含放射性物質的Ca(OH)₂廢料問題，如果采用雙極膜電滲離解技術可直接將KF轉化為HF和KOH，不僅能回收高價值的氟，且可避免石灰的使用，并減少廢渣的處理量。

2、雙極膜用于酸、堿廢液的凈化和回收

工業生產會產生很多酸堿廢液，如離子交換樹脂再生廢液、酸洗廢液、鉛蓄電池廢液、造紙廠廢液等。為減輕對環境的污染，這些廢液必須經過必要的處理才能排放，但處理工藝復雜，資金耗費大。雙極膜電滲析工藝為這類廢液的處理提供了一種很好的解決辦法。1986年我國在浙江省郵電印刷廠安裝了一套電滲析和離子交換聯合設備，用于處理含銅廢水，經處理后的廢水含銅量為100mg/L，pH值為6～7，達到允許排放的標準。

3、生活污水處理

生活污水一般用生物降解/化學氧化法結合處理，但氧化劑的用量太大，殘留物多。若在它們之間加上納濾環節，使能被微生物降解的小分子(相對分子質量<100)透過，而截留住不能被微生物降解的大分子(相對分子質量>100)。大分子物質經化學氧化器處理后再進行生物降解，這樣就可充分利用生物降解性，節約氧化劑和活性炭用量，降低最終殘留物含量。

4、飲用水凈化

隨著水污染加劇，人們對飲用水水質越來越關心。試驗證明，雙極膜納濾法可以去除消毒過程中產生的微毒副產物、痕量的除草劑、殺蟲劑、重金屬、天然有機物及硬度、硫酸鹽及硝酸鹽等。同時具有處理水質好且穩定、化學藥劑用量少、占地少、節能、易于管理和維護的優點。

5、含重金屬廢水的處理

在電鍍加工和合金生產中，經常需用大量水沖洗，這些清洗水含有濃度相當高的重金屬，有鎳、鐵、銅和鋅等。為了使這些含重金屬的廢水符合排放要求，一般的措施是將這些重金屬處理成氫氧化物沉淀除去。如果采用納濾膜技術，不僅可以回收90%以上的廢水，使之純化，同時使重金屬離子含量濃縮10倍，濃縮后的重金屬具有回收利用的價值。

6、食品工業廢水處理

N-P型復合雙極納濾膜對一價鹽和二價鹽有著明顯的分離作用，顯著降低廢水中的COD含量，達到環保要求。

7、雙極膜展望

雙極膜作為一種新型膜，以其獨特的優點，為解決環境工程中存在已久的一些技術難題提供了許多新的思路和解決辦法。繼續開發高性能的雙極膜，改進膜的制備工藝，降低膜的生產成本，深入開展機理研究，研究膜中離子遷移及水傳遞的機理，研究高性能雙極膜材料及制備，拓寬應用領域，具有深遠的意義。