双极膜电渗析法制备偏钨酸铵溶液的研究

永州市2022年高考第二次适应性考试试卷化学注意事项：1．本试卷共19道小题，满分为100分，考试时量75分钟。

2．考生务必将各题的答案填写在答题卡的相应位置，在本试卷上作答无效。

考试结束后只交答题卡。

3．可能用到的相对原子质量H－1 B－11 C－12 O－16 Na－23一、选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。

每小题只有一个选项符合题目要求。

1．化学创造美好生活。

以下说法错误的是A．用热的碳酸钠溶液去除餐具的油污B．芳香族化合物有香味，都可用作食品香味剂C．由CO2合成淀粉有利于实现碳达峰、碳中和的战略D．2022年北京冬奥会火炬的燃料是丙烷，属于清洁能源2．下列化学用语正确的是A．甲基的电子式：B．四氯化碳的比例模型：C．葡萄糖的实验式：C6H12O6 D．碳酸的电离方程式：H2CO32H＋＋CO2－33．下列实验操作或装置能达到目的是A B C DA．浓硫酸的稀释B．配制一定物质的量浓度溶液的定容操作C．用AlCl3溶液制无水AlCl3固体D．验证乙炔使溴水褪色4．N A是阿伏加德罗常数的值。

下列说法正确的是A．100 g质量分数为46% C2H5OH溶液中所含O－H数目为7N AB．标准状况下，22.4 L CHCl3中含有氯原子的数目为3N AC．0.1 mol熔融的NaHSO4中含有的离子总数为N AD．50 mL 12 mol·L－1盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为N A5．福酚美克是一种能影响机体免疫功能的药物，结构简式如图。

下列说法错误的是A．一定条件下可发生缩聚反应B．1 mol福酚美克最多能与2 mol Na2CO3反应C．核磁共振氢谱的吸收峰数目有7个D．该物质能被酸性KMnO4溶液氧化6．下列实验的颜色变化，与氧化还原反应无关的是A．FeCl3溶液滴入Mg(OH)2浊液中，白色浑浊转化为红褐色沉淀B．AgNO3溶液滴入氯水中，产生白色沉淀，溶液淡黄绿色逐渐褪去C．银白色的钠块放在坩埚里加热，发出黄色火焰，生成淡黄色固体D．H2O2溶液滴入KMnO4酸性溶液中，产生气泡，溶液紫色逐渐褪去7．下列说法正确的是A．ΔH＞0、ΔS＞0的反应在低温下能自发进行B．0.2 mol·L－1氨水和0.2 mol·L－1 NH4HCO3溶液等体积混合：c(NH＋4)＋c(NH3·H2O)＝c(H2CO3)＋c(HCO－3)＋c(CO2－3)C ．25℃时，某盐溶液中由水电离出的c (H ＋)＝1×10－a mol·L －1，则该溶液的pH 可能为a 或14－a D ．0.1 mol AgCl 和0.1 mol AgI 混合后加入1 L 水中，所得溶液中c (Cl －)＝c (I －) 8．335 ℃时，在恒容密闭反应器中C 10H 18(l)催化脱氢的反应过程如下：反应1：C 10H 18(l)C 10H 12(l)＋3H 2(g) ΔH 1 反应2：C 10H 12(l)C 10H 8(l)＋2H 2(g) ΔH 2测得C 10H 12和C 10H 8的产率x 1和x 2随时间的变化 关系如右图所示。

第４９卷第１期２０２０年１月应㊀用㊀化㊀工ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＶｏｌ.４９Ｎｏ.１Ｊａｎ.２０２０收稿日期:２０１９￣０７￣０３㊀㊀修改稿日期:２０１９￣０８￣１６基金项目:国家自然科学基金(２１６０６２３５)作者简介:闫凯旋(１９９４－)ꎬ男ꎬ江苏宿迁人ꎬ在读硕士研究生ꎬ师从刘俊生教授ꎬ从事化学传递及分离工程㊁废水处理和再利用研究ꎮ电话:１３８５６５６２９０３ꎬＥ－ｍａｉｌ:７３５８９５９６４＠ｑｑ.ｃｏｍ通讯联系人:刘俊生ꎬＥ－ｍａｉｌ:ｊｓｌｉｕ＠ｈｆｕｕ.ｅｄｕ.ｃｎ双极膜电渗析技术在制酸领域的研究进展闫凯旋１ꎬ２ꎬ郑强松１ꎬ刘俊生１ꎬ陈向荣２ꎬ檀胜２ꎬ杭晓风２(１.合肥学院生物食品与环境学院ꎬ安徽合肥㊀２３０６０１ꎻ２.中国科学院过程工程研究所ꎬ北京㊀１００１９０)摘㊀要:介绍了近年来为提高双极膜性能出现的新型制备工艺ꎬ分析了不同膜堆构型在酸制备过程中的适用性ꎮ综述了双极膜电渗析技术在制备有机酸㊁无机酸领域的最新研究进展ꎬ特别是将双极膜电渗析技术与现有技术的耦合应用方面以降低双极膜电渗析制酸成本ꎬ提高其市场竞争力ꎮ最后对实现制酸产业 零排放 的前景进行了展望ꎮ关键词:双极膜电渗析ꎻ有机酸ꎻ无机酸ꎻ耦合应用中图分类号:ＴＱ６２８.８㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１６７１－３２０６(２０２０)０１－０１９６－０６ＡｄｖａｎｃｅｏｆｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｉｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆａｃｉｄＹＡＮＫａｉ￣ｘｕａｎ１ꎬ２ꎬＺＨＥＮＧＱｉａｎｇ￣ｓｏｎｇ１ꎬＬＩＵＪｕｎ￣ｓｈｅｎｇ１ꎬＣＨＥＮＸｉａｎｇ￣ｒｏｎｇ２ꎬＴＡＮＳｈｅｎｇ２ꎬＨＡＮＧＸｉａｏ￣ｆｅｎｇ２(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＦｏｏｄａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳａｆｅｔｙꎬＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＨｅｆｅｉ２３０６０１ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＢｅｉｊｉｎｇ１００１９０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｎｅｗｍｅｍｂｒａｎｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｓꎬａｎｄａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｍｂｒａｎｅｓｔａｃｋｃｏｎｆｉｇｕｒａ￣ｔｉｏｎｓｉｎａｃｉｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ.ＴｈｅｌａｔｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆＢＭＥＤｉｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄｓａｎｄｉｎ￣ｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄｓｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄ.ＩｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈａｔｔｈｅｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｈｏｕｌｄｆｏｃｕｓｏｎｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＢＭＥＤａｎｄｅｘｉｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｓｔｏｆａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｍａｒｋｅｔｃｏｍｐｅｔｉ￣ｔｉｖｅｎｅｓｓ.Ｆｉｎａｌｌｙꎬｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｒｅａｌｉｚｉｎｇｚｅｒｏｅｍｉｓｓｉｏｎｓｏｆｔｈｅａｃｉｄ￣ｐｒｏｄｕｃｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙｉｓｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ(ＢＭＥＤ)ꎻｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄꎻｉｎｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄꎻｃｏｕｐｌｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ㊀㊀酸产品是重要的工业生产资料ꎬ可分为有机酸和无机酸两大类ꎮ有机酸主要是由微生物发酵液酸化沉淀制得ꎬ该过程包含酸化㊁沉淀㊁过滤㊁蒸发等繁杂操作ꎬ而无机酸的制备工艺多涉及复杂的化学反应过程ꎮ传统制酸工艺不仅引入大量的化学药剂ꎬ生产成本高ꎬ且工艺过程复杂ꎬ所排放的 三废 更是给环境带来了巨大压力[１￣３]ꎮ离子交换法是常用的制酸工艺ꎬ凭借树脂的廉价和工艺的高度成熟等优点被广泛应用于有机酸和无机酸的生产ꎮ但树脂再生会产生大量的酸㊁碱废水ꎬ处理难度大㊁易造成环境污染ꎮ为了克服这些问题ꎬ有研究者尝试采用电渗析技术以盐溶液制备酸产品ꎬ该工艺过程相对简单ꎬ污染较少[４]ꎮ但电渗析能耗较高ꎬ设备安装复杂ꎬ且不能为酸根提供Ｈ＋ꎬ需要引入大量外源酸ꎬ极大地增加了产品酸受污染的风险ꎬ产生的盐水也成为重要的环境负担ꎮ双极膜电渗析(ＢＭＥＤ)技术在绿色化㊁节能化㊁高效化产酸方面更具优势ꎬ在将盐同步转化为对应碱和酸的同时ꎬ不需要添加化学药剂且几乎不副产废水ꎬ相比普通电渗析ꎬ其能耗更低ꎬ效率较高ꎮ１㊀双极膜水解离机理双极膜(ＢＰＭ)是一种由阴离子交换层(ＡＥＬ)㊁阳离子交换层(ＣＥＬ)和中间界面层(ＩＬ)组成的复合离子交换膜[５]ꎮ当在双极膜两侧施加反向电压时ꎬ带电离子分别通过阴㊁阳离子交换层向双极膜两侧主体溶液迁移ꎬ中间界面层内离子耗竭并形成高电势梯度(１０８Ｖ/ｍ)ꎬ从而使水分子发生解离ꎮ水解离生成的ＯＨ－和Ｈ＋在电场力作用下分别迁移进入两侧的主体溶液[６]ꎬ同时溶液中的水通过扩散作第１期闫凯旋等:双极膜电渗析技术在制酸领域的研究进展用进入中间层补充被解离的水分子(见图１)ꎮ对于发生在双极膜的水解离电化学现象目前还未有统一的理论解释ꎬ常用于描述双极膜水解离的模型主要有Ｓｅｃｏｎｄｗｉｅｎｅｆｆｅｃｔ模型(ＳＷＥ)㊁化学反应模型(ＣＨＲ)和中和层模型[７]ꎮＳＷＥ模型假设双极膜紧密结合无缝隙ꎬ通直流电后ꎬ中间层的电解质离子分别通过阴㊁阳膜迁移出来ꎬ形成 耗尽层 ꎮ阴㊁阳离子膜结合处只剩下未被补偿的固定电荷ꎬ可移动的离子浓度很低甚至没有ꎬ此区域的水分子发生解离ꎮ由于 耗尽层 场强非常高ꎬ水的解离相当于弱电解质解离ꎬ离子产生的速率可以视为水的解离速度ꎬ重新结合的ＯＨ－和Ｈ＋忽略不计[８]ꎮ但是ＯＮＳＡＧＥＲ提出的ＳＷＥ模型只适用于Ｅ＝１０７~１０８Ｖ/ｍꎬ对更高场强的适用性尚无人证实ꎮＣＨＲ模型是由Ｓｉｍｏｎｓ提出的另一个水解离理论ꎬ该理论认为水的解离主要是由于双极膜内阴离子交换层或阳离子交换层上的离子交换基团夺取水分子的质子ꎬ然后通过官能团传递释放质子到双极膜外ꎬ即活性基团的质子化和去质子化ꎮ目前ꎬ通过在中间层添加催化剂以降低双极膜电势㊁降低水解离活化能㊁加快水解离速率成为增强双极膜性能的重要手段[９]ꎮ中和层模型[１０]认为阴㊁阳离子交换层膜界面处还存在中性层(中和层)ꎬ水的解离发生在单个离子交换层中ꎬ也发生在离子交换层与中性层的接触界面中ꎮ目前该理论较少被提及ꎬ且不适用于没有中性层的双极膜ꎬ比如在同一基膜两侧引入不同交换基团制成的双极膜就没有中性层ꎮ图１㊀双极膜结构示意图Ｆｉｇ.１㊀Ｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍ２㊀双极膜的制备和膜堆构型２.１㊀双极膜的制备工艺双极膜作为ＢＭＥＤ的核心部件ꎬ其自身性能直接影响到双极膜电渗析的制酸碱能力ꎬ制备高性能的双极膜对推动ＢＭＥＤ技术在制酸领域发展具有重要意义ꎮ为了增强双极膜的各项性能(如跨膜电压降㊁水解离速率㊁膜层稳定性㊁耐酸碱及耐温性等)ꎬ出现了包括热压成型法㊁粘合成型法㊁延流成型法㊁基膜两侧分别引入阴阳离子交换基团法㊁无机材料粘合法等在内的多种双极膜制备工艺ꎮ其中延流成型法制作的双极膜结构紧密㊁具有极好的化学稳定性和机械稳定性ꎬ制作工艺简单ꎬ成本较低ꎬ是目前制备双极膜的主流工艺[６]ꎮ但上述方法在膜层厚度的精确控制和中间层结构的可塑性方面存在一定的欠缺ꎮ特别是中间层作为水的解离区域ꎬ对双极膜的性能有着极其重要的影响ꎮＡｋｉｈｉｋ等[１１]通过静电纺丝技术用离子交换树脂在商业化ＡｃｉｐｌｅｘＫ５０１阳膜上制出纳米纤维中间层ꎬ利用纳米纤维较高的比表面积增加反应活性位点进而促进了水的解离ꎮ但由于双极膜的阴㊁阳层仍为延流法制作ꎬ该方法制备的双极膜普遍存在各膜层间结合力不强㊁相互渗透严重㊁膜整体结构不稳定等问题ꎮ为此ꎬ陈晓等[１２]尝试将不同聚合物纺丝材料按照阳离子交换层(或阴离子交换层)㊁中间层㊁阴离子交换层(或阳离子交换层)的顺序连续静电纺丝ꎬ再通过化学交联或者热压稠密化得到完整的多层结构双极膜ꎬ制成的ＡＰＡＭ/ＣＳ￣ＰＶＡＬ型纳米纤维双极膜显示出较好的溶胀性和界面结构稳定性ꎬ将膜置于６０ｍＡ/ｃｍ２条件下ꎬ测得该双极膜跨膜电压６.１Ｖꎬ远低于延流法制备双极膜的８.１Ｖꎮ为进一步增强双极膜的稳定性ꎬ提高ＢＭＥＤ的制酸性能ꎬＳｈｅｎ等[１３]分别以ＱＰＰＯ㊁磺化聚醚醚酮(ＳＰＥＥＫ)为阴阳离子交换层的纺丝液ꎬ以Ａｌ(ＯＨ)３纳米颗粒为中间层催化剂制备出拥有阴阳膜互穿３Ｄ结构的双极膜ꎮ该３Ｄ结构有效控制了双极膜在高电流密度条件和频繁启停条件下膜分层起泡现象ꎬ同时处在３Ｄ孔道内的催化剂大幅增加了水解离效率ꎮ实验还测得双极膜在１０００ｍＡ/ｃｍ２的高电流密度下稳定运行ꎬ且未发生严重的不可逆损伤ꎮ另外ꎬ致密的外层离子束提高了离子膜的选择性(几乎不发生同离子泄露)ꎬ这对制备高纯度酸具有重要意义ꎮ虽然通过诸如静电纺丝㊁雾化喷涂等新工艺能够通过精准控制膜层厚度㊁均匀喷涂催化剂㊁甚至塑造更牢固的中间层结构来提高双极膜的各项性能[１４]ꎬ但所制备的双极膜在频繁启停㊁长运行时间㊁高温等复杂条件下使用的稳定性还有待检验ꎮ２.２㊀ＢＭＥＤ膜堆构型为了提高双极膜电渗析技术的制酸效率ꎬ除了要提高膜性能外ꎬ还需优化膜堆构型ꎬ不同的膜堆构型在制酸时的能耗㊁效率㊁产率㊁产品纯度差别较大ꎮ目前３种典型的ＢＭＥＤ构型见图２ꎬ仅由双极膜和阴离子交换膜构成一个单元的两隔室构型称为阴离７９１应用化工第４９卷子交换膜￣双极膜构型(ＢＰ￣Ａ)ꎮ由双极膜和阳膜构成的构型称为阳离子交换膜￣双极膜构型(ＢＰ￣Ｃ)ꎮ由双极膜同时结合阴㊁阳离子交换膜构成的三隔室则称为双极膜￣阴￣阳离子交换构型(ＢＰ￣Ａ￣Ｃ)ꎮａ.ＢＰ￣Ａ两隔室构型ｂ.ＢＰ￣Ｃ两隔室构型ｃ.ＢＰ￣Ａ￣Ｃ三隔室构型图２㊀ＢＭＥＤ经典构型Ｆｉｇ.２㊀ＴｙｐｉｃａｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆＢＭＥＤ㊀㊀ＢＰ￣Ａ￣Ｃ三隔室构型是化工生产及高盐废水处理和无机酸制备的常用结构ꎬ其最大的特点是能够将盐同时转化为相应酸和碱ꎬ多适用于处理在水中易解离的盐溶液和产生纯度较高的酸液和碱液ꎮ但三隔室结构由于膜层较多ꎬ相应电阻较大ꎬ当物料只需要酸化或碱化处理时ꎬ两隔室构型反而在降低能耗和成本方面更具优势ꎬ特别是在有机酸的生产中ꎬ由于许多发酵液中弱酸盐的弱解离特点ꎬ电导率低ꎬ电阻高ꎬ此时两隔室构型的高效率㊁低能耗优势更加明显ꎮ例如Ｘｕ等[１５]在研究不同隔室构型对不同价态有机酸处理时ꎬ从能耗㊁电流效率㊁产酸率等方面考虑ꎬ得出两隔室构型更适合于多数有机酸制备的结论ꎮ当然也有一些特殊的无机盐产酸过程更加适合两隔室构型ꎬＣａｏ等[１６]在用模拟氯化铵废水产酸碱的研究中ꎬ发现三隔室构型中碱室所产的高浓度一水合氨易挥发ꎬ不易解离ꎬ高电阻极大地影响了ＢＭＥＤ制酸性能ꎬ而利用ＢＰ￣Ａ型两隔室构型将氯化铵盐液和一水合氨混流ꎬ极大降低了ＢＭＥＤ过程的电阻和能耗ꎮ以上述三种基本构型为基础ꎬ还可根据需要将双极膜和均相膜以不同的形式组合组装成多步ＢＭＥＤ构型[１７]㊁ＢＰ￣Ｃ￣Ｃ构型[１８￣１９]㊁ＢＰ￣Ａ￣Ａ￣Ｃ构型[２０]等多种新构型ꎮ３㊀双极膜电渗析技术制酸研究３.１㊀ＢＭＥＤ制备有机酸３.１.１㊀ＢＭＥＤ制取可溶性有机酸㊀Ｓｚｃｚｙｇｉｅｌｄａ等[２１]采用模拟琥珀酸钠溶液确定最优的操作参数ꎬ然后以实际发酵液为原料ꎬ当系统运行到１８０ｍｉｎ时琥珀酸浓度达到２０.２ｇ/Ｌꎮ与以模拟溶液为进料液相比ꎬ琥珀酸离子的转移减少了３５％ꎬ推测是无机化合物和其他生物成分沉积造成的膜污染阻碍了离子的跨膜运输ꎮ为减轻类似因发酵液内有机物和无机化合物对膜表面造成的污染ꎬ可以在实际发酵液进入双极膜前对其进行预处理ꎮ例如冯涛等[２２]发明的一种ＢＭＥＤ制酸工艺将含葡萄糖酸钠的发酵液经过预过滤去除大颗粒悬浮物再经过微孔过滤器截留大分子量污染物ꎬ降低了ＢＭＥＤ膜堆受污染的程度和清洗频率ꎮ为放大ＢＭＥＤ制酸工艺的绿色节能优势以提高其竞争力ꎬ学者们通过将其他技术的引入降低ＢＭＥＤ产酸的能耗和碳足迹ꎮ采用ＢＭＥＤ技术制取柠檬酸的相关研究较早被提出ꎬ早期研究表明用ＢＭＥＤ制取柠檬酸是一种能耗低㊁污染少的新工艺[２３￣２４]ꎬ但目前还没有将ＢＭＥＤ用于柠檬酸回收的工业化应用报道ꎬ其主要原因是膜堆投资和维护成本较高[２５]ꎮ为进一步降低ＢＭＥＤ制备有机酸的能耗从而降低成本ꎬ生物电化学系统(ＢＥＳｓ)被引入ＢＭＥＤ制备有机酸的研究ꎮ将ＢＥＳｓ产生的外源电子与ＢＭＥＤ整合构成了微生物电解脱盐化学生产单元(ＭＥＤＣＣ)[２６]ꎮＭＥＤＣＣ工艺由于部分电源是由ＢＥＳｓ提供ꎬ所以能耗很低ꎮＬｉｕ等[２７]将ＭＥＤＣＣ用于生产苹果酸(图３)ꎮ在恒压１.０Ｖ条件下ꎬＭＥＤＣＣ能将０.３ｍｏｌ苹果酸钠转化为０.２３ｍｏｌ苹果酸ꎬ最大电流密度是ＢＭＥＤ工艺的５倍ꎮ由于５０％的能量由阳极的微生物提供ꎬ能耗仅为普通ＢＭＥＤ过程的１０％~３０％ꎮＬｕｏ等[２５]研究了用ＭＥＤ￣ＣＣ制备柠檬酸ꎬ在最佳操作模式下ꎬＭＥＤＣＣ的最低电耗为(０.８１ʃ０.０３)ｋＷｈ/ｋｇꎬ仅为其他电渗析过程８９１第１期闫凯旋等:双极膜电渗析技术在制酸领域的研究进展能耗的１０％~４０％ꎮＭａｒｔａ等[２８]通过反馈控制回路将太阳能产生的可变电流用于ＢＭＥＤ产酸ꎬ将单位产酸能耗从７.３ｋＷｈ/ｋｇ降低到４.４ｋＷｈ/ｋｇꎬ进一步减少了ＢＭＥＤ过程的碳足迹ꎮ图３㊀ＭＥＤＣＣ生产苹果酸结构原理图[２７]Ｆｉｇ.３㊀ＭＥＤＣＣｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｍａｌｉｃａｃｉｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｃｈｅｍａｔｉｃ３.１.２㊀ＢＭＥＤ制取难溶性有机酸㊀基于双极膜的水解特性ꎬ将有机盐转化为有机酸不是十分困难ꎬ但一些酸ꎬ如葵二酸㊁水杨酸等难溶或者不溶于水的有机酸因其极低的溶解度会给膜堆带来巨大的叠加电压降甚至堵塞膜堆ꎬ限制盐的转换ꎮ虽然通过提高温度可以提高酸的溶解度ꎬ但由于离子交换膜的使用温度区间有限ꎬ高温会减少膜的使用寿命ꎬ甚至会损毁膜片ꎮＺｈａｎｇ等[２９]用乙醇和水的混合溶液为介质与ＢＭＥＤ组成两相双极膜电渗析(ＴＰＢＭＥＤ)以达到将葵二酸钠转化为葵二酸的目的ꎮ乙醇溶解葵二酸的同时ꎬ水相还能溶解更多无机电解质减小堆电阻ꎬ结果表明ꎬ由于ＢＰ￣Ｃ型ＴＰＭＢＥＤ对葵二酸的溶解度高且成本容易接受ꎬ是一种经济有效的制葵二酸方法ꎮＬｉｕ等[３０]也采用类似的ＴＰＢＭＥＤ系统制备水杨酸ꎬ所用膜堆有效膜面积７.０７ｃｍ２ꎬ取得了良好的效果ꎮ通过添加有机溶剂提高有机酸溶解度的方法虽然可以实现ＢＭＥＤ生产难溶有机酸ꎬ但是双极膜膜层与有机溶剂接触会发生溶胀现象ꎬ特别是大尺寸的膜片溶胀现象更为严重[２９]ꎮＲｏｔｔｉｅｒｓ等[１８]通过使膜反向偏振来分离阴离子交换和阳离子交换层ꎬ将阴㊁阳离子交换层分别放入由不同有机溶剂与０.５ｍｏｌ/Ｌ水杨酸钠和水的组成的混合液中ꎬ２４ｈ以后发现含不同有机溶剂的混合液会对阴㊁阳离子交换的厚度产生影响ꎬ这种溶剂混合物引起的溶胀行为会导致双极膜的形态发生变化ꎬ进而导致高电压降ꎬ甚至造成双极膜损坏无法使用ꎮ上述Ｌｉｕ等[３０]实验中双极膜与有机溶剂混合液直接接触ꎬ却没有明显溶胀现象的发生ꎬ这主要是因为其膜片有效面积仅为７.０７ｃｍ２ꎬ小膜堆的膜片拥有更大的边缘表面积比ꎬ膜更容易夹紧ꎬ拥有更好的抗形态变化能力ꎬ所以受溶剂混合物影响较小ꎬＢＭＥＤ性能未受明显影响[１８]ꎮ为了使大尺寸膜片也能生产难溶有机酸ꎬＲｏｔ￣ｔｉｅｒｓ等[１８]设计了一种ＢＰ￣Ｃ￣Ｃ构型ＢＭＥＤ(见图４)ꎬ膜片有效面积６４ｃｍ２ꎮ该设计用两张阳离子交换膜包裹含有机溶剂和盐的共混物料ꎬ从而避免双极膜和有机溶剂的直接接触ꎬ解决了双极膜由于受有机物浸泡而产生的溶胀问题ꎮ图４㊀ＢＰ￣Ｃ￣Ｃ构型示意图[１８]Ｆｉｇ.４㊀ＢＰ￣Ｃ￣Ｃｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍ３.２㊀ＢＭＥＤ制备无机酸由于ＢＭＥＤ制酸工艺投资成本高ꎬ与传统制酸工艺相比经济性优势不明显ꎬ特别是无机酸的制备规模较大ꎬＢＭＥＤ的成本劣势更加突出ꎮ许多无机酸制备研究以处理高浓度无机盐废水[１７ꎬ３１￣３２]或者回收重金属等为目的展开ꎮ不过ＢＭＥＤ技术与传统方法相比产酸品质较高ꎬ有利于提高酸产品的价值ꎬ因此出现了一批围绕清洁制备高品质无机酸的实验研究ꎮ乔婧等[３３]用ＢＭＥＤ技术以提溴吸收完成液(ＮａＢｒ)为原料制备ＨＢｒ和ＮａＯＨꎬ考察电流密度㊁盐浓度㊁盐室ｐＨ等操作条件对ＢＭＥＤ性能的影响ꎬ实验表明在电流强度２.５~３Ａꎬ盐初始浓度４０~５０ｇ/Ｌꎬ酸碱初始浓度０.１~０.２ｍｏｌ/Ｌ时电流效率较高ꎬ能耗较低ꎮ解决了传统精制溴产品工艺中操作程序繁琐㊁设备占地大㊁污水产量大等问题ꎮ次磷酸是一种重要的精细化工原料ꎬ特别是高纯品次磷酸在精密电子加工领域有重要应用ꎮ为克服离子交换工艺的固有缺陷ꎬ杭晓风等[３４]发明了一种用三隔室构型ＢＭＥＤ制备次磷酸的工艺ꎬ以次磷酸钠为原料精制次磷酸ꎮ该工艺简单㊁单位产酸能耗低㊁无二次污染㊁易进行工业化放大ꎮ中试制备的次磷酸浓度高达３５~１８０ｇ/Ｌꎬ副产物ＮａＯＨ浓度为１５~１００ｇ/Ｌꎬ可用于次磷酸生产过程中的ｐＨ调节ꎮ但由于双极膜的非理想选择透过性ꎬ碱室内的Ｎａ＋通过双极膜泄露进入酸室ꎬ这种同离子泄露现象降低了次磷酸的纯度和品质ꎮ为进一步提高次磷酸纯度降低Ｎａ＋污染ꎬ沈江南等[３５]将离子交换技９９１应用化工第４９卷术应用于ＢＭＥＤ精制次磷酸的后处理ꎬ将Ｎａ＋含量从２００ｍｇ/Ｌ成功降低至２０ｍｇ/Ｌꎮ通过ＢＭＥＤ技术与离子交换技术的耦合应用ꎬ实现了高纯品次磷酸的清洁化制备ꎮ４　结束语近年来ꎬＢＭＥＤ技术在酸制备领域表现出巨大的应用潜力ꎮ但双极膜的性能和成本问题仍是限制其在制酸领域大规模应用的重要因素ꎮ虽然静电纺丝等新工艺制备的双极膜在低膜层电阻㊁强界面层稳定性㊁中间层高水解离效率㊁耐高电流密度等方面取得一定进步ꎮ但所制双极膜在复杂料液环境㊁长时间㊁高温等复杂运行条件下的稳定性还需要更深入的研究ꎮ另外ꎬ膜堆构型对ＢＭＥＤ制酸性能具有重要影响ꎬ要综合考虑制酸过程中的酸碱的溶解度㊁解离程度㊁挥发性等特性ꎬ选择和设计合适的膜堆构型ꎮ制备高性能双极膜和设计新构型膜堆有利于提高制酸效能并降低系统成本ꎬ但现阶段双极膜的制备和膜堆构型发展相对平缓ꎬ近期难以取得重大突破ꎮ从近几年ＢＭＥＤ在制酸领域的最新进展来看ꎬ将ＢＭＥＤ技术与生物电池㊁ＲＯ㊁离子交换㊁电渗析㊁太阳能等现有成熟技术耦合应用或许是降低ＢＭＥＤ成本ꎬ提高制酸性能的可行策略ꎮ未来ꎬ更多新型技术的集成化应用将有助于促进ＢＭＥＤ技术在制酸领域的工业化应用ꎬ并最终实现生产过程的 零排放 ꎮ参考文献:[１]㊀ＳｚｃｚｙｇｉｅłｄａＭꎬＰｒｏｃｈａｓｋａＫ.Ａｌｐｈａ￣ｋｅｔｏｇｌｕｔａｒｉｃａｃｉｄｐｒｏ￣ｄｕｃｔｉｏｎｕｓｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｗｉｔｈｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｍｂｒａｎｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１７ꎬ５３６:３７￣４３. [２]ＧｕｏＡＨꎬＷａｎｇＦＳꎬＺｈａｎｇＢＧ.Ｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｔｉｃｐｒｏｄｕｃ￣ｔｉｏｎｏｆｈｙｐｏｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓａｃｉｄｗｉｔｈｓｉｘ￣ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔｅｌｅｃ￣ｔｒｏｌｙｔｉｃｃｅｌｌａｎｄＴｉ￣ＰｂＯ<ｓｕｂ>２</ｓｕｂ>ａｎｏｄｅ[Ｊ].Ａｄ￣ｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１０ꎬ９６:６７￣７０. [３]ＡｃｈｏｈＡꎬＺａｂｏｌｏｔｓｋｙＶꎬＭｅｌｎｉｋｏｖＳ.Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｗａｔｅｒ￣ｏｒｇａｎｉｃｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｓｏｄｉｕｍｎａｐｈｔｅｎａｔｅｓｉｎｔｏｎａｐｈｔｅｎｉｃａｃｉｄｓａｎｄａｌｋａｌｉｂｙｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｗｉｔｈｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｓ[Ｊ].ＳｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ２１２:９２９￣９４０.[４]ＤｕａｎＸꎬＷａｎｇＣꎬＷａｎｇＴꎬｅｔａｌ.Ｃｏｍｂ￣ｓｈａｐｅｄａｎｉｏｎｅｘ￣ｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅｔｏｅｎｈａｎｃｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｂｙｅｌｅｃｔｒｏ￣ｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｍｂｒａｎｅＳｃｉ￣ｅｎｃｅꎬ２０１９ꎬ５７３:６４￣７２.[５]ＷａｎｇＱꎬＷｕＢꎬＪｉａｎｇＣꎬｅｔａｌ.Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｗａｔｅｒｄｉｓｓｏ￣ｃｉａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎａｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｗｉｔｈａｍｉｎｏ￣ｆｕｎｃ￣ｔｉｏｎａｌｉｚｅｄＭＩＬ￣１０１[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｍｂｒａｎｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１７ꎬ５２４:３７０￣３７６.[６]刘颖ꎬ王建友.双极膜制备及改性研究进展[Ｊ].化工进展ꎬ２０１６ꎬ３５(１):１５７￣１６５.[７]夏敏ꎬ操容ꎬ叶春松ꎬ等.双极膜电渗析技术在工业高含盐废水中的应用[Ｊ].化工进展ꎬ２０１８ꎬ３７(７):２８２０￣２８２９.[８]ＭａｒｔｉｎｅｚＲＪꎬＦａｒｒｅｌｌＪ.Ｑｕａｎｔｉｆｙｉｎｇｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｅｎｈａｎｃｅ￣ｍｅｎｔｏｆｗａｔｅｒｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｒａｔｅｓｉｎｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｓ[Ｊ].Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｈｅｍｉｓｔｒｙＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１９ꎬ５８(２):７８２￣７８９.[９]朱雯.双极膜的制备及水解离性能研究[Ｄ].北京:北京化工大学ꎬ２０１４.[１０]ＳｉｍｏｎｓＲꎬＫｈａｎａｒｉａｎＧ.Ｗａｔｅｒｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｉｎｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｓ:Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｏｒｙ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｍ￣ｂｒａｎｅＢｉｏｌｏｇｙꎬ１９７８ꎬ３８(１/２):１１￣３０.[１１]ＷａｋａｍａｔｓｕＹꎬＭａｔｓｕｍｏｔｏＨꎬＭｉｎａｇａｗａＭꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｉｏｎ￣ｅｘｃｈａｎｇｅｎａｎｏｆｉｂｅｒｆａｂｒｉｃｓｏｎｗａｔｅｒｓｐｌｉｔｔｉｎｇｉｎｂｉｐｏ￣ｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｌｌｏｉｄ＆ＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２００６ꎬ３００(１):４４２￣４４５.[１２]陈晓ꎬ陈丽金ꎬ陈日耀ꎬ等.静电纺丝法制备聚丙烯酰胺/壳聚糖￣聚乙烯醇双极膜[Ｊ].高分子材料科学与工程ꎬ２０１５ꎬ３１(５):１５４￣１５８.[１３]ＳｈｅｎＣꎬＷｙｃｉｓｋＲꎬＰｉｎｔａｕｒｏＰＮ.Ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｌｅｃ￣ｔｒｏｓｐｕｎｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｗｉｔｈａ３Ｄｊｕｎｃｔｉｏｎ[Ｊ].Ｅｎｅｒｇｙ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１７ꎬ１０(６):１４３５￣１４４２. [１４]朱希ꎬ沈春晖ꎬ金怀洋ꎬ等.静电纺丝技术在双极膜制备中的研究进展[Ｊ].工程塑料应用ꎬ２０１８(２):１３７￣１４２.[１５]ＷａｎｇＹꎬＮｉＺꎬＨｕａｎｇＣꎬｅｔａｌ.Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｍｏｎｏｐｒｏｔｉｃꎬｄｉｐｒｏｔｉｃꎬａｎｄｔｒｉｐｒｏｔｉｃｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄｓｂｙｕｓｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙ￣ｓｉｓｗｉｔｈｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｓ:Ｅｆｆｅｃｔｏｆｃｅｌｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｍｂｒａｎｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１１ꎬ３８５(１/２):２２６￣２３３.[１６]ＬｉＹꎬＳｈｉＳꎬＣａｏＨꎬｅｔａｌ.Ｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙ￣ｓｉｓｆｏｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃａｃｉｄａｎｄａｍｍｏｎｉａｆｒｏｍｓｉｍｕｌａｔｅｄａｍｍｏｎｉｕｍｃｈｌｏｒｉｄｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒ[Ｊ].ＷａｔｅｒＲｅｓꎬ２０１６ꎬ８９:２０１￣２０９.[１７]ＮｏｇｕｃｈｉＭꎬＮａｋａｍｕｒａＹꎬＳｈｏｊｉＴꎬｅｔａｌ.Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｒｅ￣ｍｏｖａｌａｎｄｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆｂｏｒｏｎｆｒｏｍｗａｓｔｅｗａｔｅｒｂｙｍｕｌｔｉ￣ｓｔｅｐｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷａ￣ｔｅｒＰｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１８ꎬ２３:２９９￣３０５.[１８]ＲｏｔｔｉｅｒｓＴꎬＢｒｕｇｇｅｎＶＤＢꎬＰｉｎｏｙＬ.Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｓａｌｉｃｙｌ￣ｉｃａｃｉｄｉｎａｔｈｒｅｅｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｅｌｅｃｔｒｏ￣ｄｉａｌｙｓｉｓｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌａｎｄＥｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇＣｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２０１７ꎬ５４:１９０￣１９９.[１９]ＨｕａｎｇＣꎬＸｕＴꎬＪａｃｏｂｓＭＬ.Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｆｌｕｅ￣ｇａｓｄｅｓｕｌ￣ｆｕｒｉｚｉｎｇａｇｅｎｔｓｂｙｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＡｉｃｈｅＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１０ꎬ５２(１):３９３￣４０１.[２０]ＭｉａｏＭꎬＱｉｕＹꎬＹａｏＬꎬｅｔａｌ.ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＮꎬＮꎬＮ￣ｔｒｉｍｅ￣ｔｈｙｌ￣１￣ａｄａｍａｎｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍｈｙｄｒｏｘｉｄｅｗｉｔｈｈｉｇｈｐｕｒｉｔｙｖｉａｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＳｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｕｒ￣ｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１８ꎬ２０５:２４１￣２５０.[２１]ＳｚｃｚｙｇｉｅłＤａＭꎬＡｎｔｃｚａｋＪꎬＰｒｏｃｈａｓｋａＫ.Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄ００２第１期闫凯旋等:双极膜电渗析技术在制酸领域的研究进展ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｓｕｃｃｉｎｉｃａｃｉｄｆｒｏｍｐｏｓｔ￣ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｂｒｏｔｈｂｙｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ(ＥＤＢＭ)[Ｊ].Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ＆ＰｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１７ꎬ１８１(３０):５３￣５９.[２２]冯涛ꎬ邓传东ꎬ易家祥.一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产工艺:ＣＮꎬ１０４３２８４５２Ａ[Ｐ].２０１５￣０２￣０４. [２３]ＰｉｎａｃｃｉＰꎬＲａｄａｅｌｌｉＭ.Ｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆｃｉｔｒｉｃａｃｉｄｆｒｏｍｆｅｒ￣ｍｅｎｔａｔｉｏｎｂｒｏｔｈｓｂｙｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｗｉｔｈｂｉｐｏｌａｒｍｅｍ￣ｂｒａｎｅｓ[Ｊ].Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎꎬ２００２ꎬ１４８(１):１７７￣１７９. [２４]ＸｕＴꎬＹａｎｇＷ.Ｃｉｔｒｉｃａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｂｙｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｗｉｔｈｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｓ[Ｊ].ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｐｒｏ￣ｃｅｓｓｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓＩｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎꎬ２００２ꎬ４１(６):５１９￣５２４. [２５]ＬｕｏＨꎬＣｈｅｎｇＸꎬＬｉｕＧꎬｅｔａｌ.Ｃｉｔｒｉｃａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｕｓｉｎｇａｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｗｉｔｈｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｍｂｒａｎｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１７ꎬ５２３:１２２￣１２８. [２６]ＣｈｅｎＳꎬＬｉｕＧꎬＺｈａｎｇＲꎬｅｔａｌ.Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏ￣ｂｉａｌｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌ￣ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｅｌｌｆｏｒｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎａｓｗｅｌｌａｓａｃｉｄａｎｄａｌｋａｌｉｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＥｎｖｉｒｏｎＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌꎬ２０１２ꎬ４６(４):２４６７￣２４７２. [２７]ＬｉｕＧꎬＬｕｏＨꎬＷａｎｇＨꎬｅｔａｌ.Ｍａｌｉｃａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｕｓｉｎｇａｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｗｉｔｈｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｍｂｒａｎｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１４ꎬ４７１:１７９￣１８４. [２８]Ｈｅｒｒｅｒｏ￣ＧｏｎｚａｌｅｚＭꎬＤｉａｚ￣ＧｕｒｉｄｉＰꎬＤｏｍｉｎｇｕｅｚ￣ＲａｍｏｓＡꎬｅｔａｌ.Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｏｌａｒｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｗｉｔｈｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｓ[Ｊ].Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎꎬ２０１８ꎬ４３３:１５５￣１６３. [２９]ＺｈａｎｇＦꎬＨｕａｎｇＣꎬＸｕＴ.Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｓｅｂａｃｉｃａｃｉｄｕｓｉｎｇｔｗｏ￣ｐｈａｓｅｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ[Ｊ].Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｈｅｍｉｓｔｒｙＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２００９ꎬ４８(１６):７４８２￣７４８８.[３０]ＬｉｕＸꎬＬｉＱꎬＪｉａｎｇＣꎬｅｔａｌ.Ｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙ￣ｓｉｓｉｎａｑｕａ￣ｅｔｈａｎｏｌｍｅｄｉｕｍ:Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｓａｌｉｃｙｌｉｃａｃｉｄ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｍｂｒａｎｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１５ꎬ４８２:７６￣８２. [３１]ＴａｎｇＹＰꎬＬｕｏＬꎬＴｈｏｎｇＺꎬｅｔａｌ.Ｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｉｎｍｅｍｂｒａｎｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｂｏｒｏｎｒｅｍｏｖａｌ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｍｂｒａｎｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１７ꎬ５４１:４３４￣４４６. [３２]ＢｕｎａｎｉＳꎬＡｒｄａＭꎬＫａｂａｙＮꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｄｉ￣ｔｉｏｎｓｏｎｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆｌｉｔｈｉｕｍａｎｄｂｏｒｏｎｆｒｏｍｗａｔｅｒｕｓｉｎｇｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ(ＢＭＥＤ)[Ｊ].Ｄｅｓａｌｉｎａ￣ｔｉｏｎꎬ２０１７ꎬ４１６:１０￣１５.[３３]乔婧ꎬ孙玉柱ꎬ宋兴福ꎬ等.双极膜电解提溴吸收完成液制备ＨＢｒ和ＮａＯＨ[Ｊ].华东理工大学学报:自然科学版ꎬ２０１９(１):１￣１０.[３４]杭晓风ꎬ万印华ꎬ陈向荣.一种双极膜电渗析法制备次磷酸的工艺:ＣＮꎬ１０５６８８６７６Ａ[Ｐ].２０１６￣０６￣２２. [３５]ＱｉｕＹꎬＹａｏＬꎬＬｉＪꎬｅｔａｌ.Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｗｉｔｈｉｏｎ￣ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｆｏｒｈｉｇｈ￣ｑｕａｌ￣ｉｔｙＨ３ＰＯ２ｒｅｃｏｖｅｒｙｆｒｏｍＮａＨ２ＰＯ２[Ｊ].ＡＣＳＯｍｅｇａꎬ２０１９ꎬ４(２):３９８３￣３９８９.(上接第１９５页)[４３]李传宪ꎬ阎孔尧ꎬ杨爽ꎬ等.ＣＯ２溶胀和ＣＨ４协同作用下长庆原油流动性的改善[Ｊ].石油化工高等学校学报ꎬ２０１７ꎬ３０(５):８６￣９２.[４４]ＷａｎｇＸꎬＬｕｏＰꎬＥｒＶꎬｅｔａｌ.ＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆＣＯ２ｆｌｏｏｄｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｆｏｒＢａｋｋｅｎｆｏｒｍａｔｉｏｎꎬＳａｓｋａｔｃｈｅｗａｎ[Ｃ].Ａｌｂｅｒ￣ｔａꎬＣａｎａｄａ:ＳｏｃｉｅｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｓꎬ２０１０. [４５]ＪｅｒａｕｌｄＧＲ.Ｔｉｍｉｎｇｏｆｍｉｓｃｉｂｌｅｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｇａｓｉｎｊｅｃｔｉｏｎａｆｔｅｒｗａｔｅｒｆｌｏｏｄｉｎｇ[Ｃ].ＴｕｌｓａꎬＯｋｌａｈｏｍａ:ＳｏｃｉｅｔｙｏｆＰｅｔｒｏ￣ｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｓꎬ２０００.[４６]韩海水ꎬ李实ꎬ马德胜ꎬ等.全直径砾岩长岩心水驱后烟道气驱油与埋存实验[Ｊ].石油勘探与开发ꎬ２０１８ꎬ４５(５):８４７￣８５２.[４７]刘学伟ꎬ梅士盛ꎬ杨正明.ＣＯ２非混相驱微观实验研究[Ｊ].特种油气藏ꎬ２００６(３):９１￣９３ꎬ１１０.[４８]杨正明ꎬ姜汉桥ꎬ周荣学ꎬ等.用核磁共振技术测量低渗含水气藏中的束缚水饱和度[Ｊ].石油钻采工艺ꎬ２００８(３):５６￣５９.[４９]李佳琦ꎬ陈蓓蓓ꎬ孔明炜ꎬ等.页岩油储集层数字岩心重构及微尺度下渗流特征 以吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油为例[Ｊ].新疆石油地质ꎬ２０１９ꎬ４０(３):３１９￣３２７.１０２。

双极膜电渗析技术的研究进展孙文文1,2,唐元晖1,张春晖1,安康2,林芷婧1,林亚凯2,王晓琳2(1.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;2.清华大学化学工程系膜科学与工程北京市重点实验室,北京100084)[摘要]在电场作用下,双极膜内的水能快速解离产生H +和OH -,这一电化学特性使双极膜电渗析(BMED )逐渐发展为一种新型膜分离技术。

首先介绍了BMED 的基本工作原理,综述了其发展历程,接着介绍了近年来其在酸碱生产、污染控制、与其他化工技术耦合作用等方面的研究进展,最后提出目前应用中存在的问题,并对BMED 的未来发展进行了展望。

[关键词]双极膜;电渗析;资源回收;污染零排放[中图分类号]X703[文献标识码]A[文章编号]1005-829X (2021)05-0036-06Research progress of bipolar membrane electrodialysis technologySun Wenwen 1,2,Tang Yuanhui 1,Zhang Chunhui 1,An Kang 2,Lin Zhijing 1,Lin Yakai 2,Wang Xiaolin 2(1.College of Chemistry and Environmental Engineering ,China University of Mining and Technology ,Beijing 100083,China ;2.Key Laboratory of Membrane Materials and Engineering ,Department of Chemical Engineering ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China )Abstract :Under the effect of electronic field ,the water in the bipolar membrane is rapidly dissociated to produce H +and OH -.This electrochemical property leads to the development of bipolar membrane electrodialysis (BMED )as anew membrane separation technology.This paper firstly gave a brief review on the basic operating principles of the BMED technology and summarized its development.Then the application and progress of the acid and alkali produc ⁃tion ,pollution control ,coupled with other separation technologies in chemical engineering were reviewed and discu ⁃ssed.Finally ,some problems were put forward together with the prospects for further development.Key words :bipolar membrane ;electrodialysis ;resource recovery ;zero pollution emissions电渗析(ED ),作为膜分离中发展较早的分离技术,是在电场作用下,以电势差为驱动力,利用离子交换膜对料液进行分离和提纯的一种高效、环保的分离过程〔1〕。

双极性膜电渗析法回收钨酸钠溶液中的游离氢氧化钠徐志昌;张萍【摘要】以游离碱,氢氧化钠的迁移率、电能消耗、电流效率、渗析槽电压、温度等经济、技术指标为目标函数,对制约双极性离子交换膜电渗析的重要变量进行了试验,其中包括:电流密度和碱液初始浓度等.结果表明,电能消耗(E/kWh/T)与电流效率(η/％),彼此成反比关系；游离碱氢氧化钠的初始浓度与电流密度是制约电能消耗与电流效率的主要参数；提高游离碱初始浓度,不仅有利于提高电流效率,也有利于减少电能消耗；但是,当游离碱初始浓度增加到2.0 mol/L时,开始出现拐点,此后,电流效率略有下降,然而,电能消耗维持恒定.对于6级并联渗析槽而言,如果电流密度与游离碱初始浓度分别设定为:电流密度i=73.3 mA/cm2、游离碱初始浓度C=2.0 ～2.5 mol/L,那么电能消耗低于2 500～3 000 kWh/t氢氧化钠溶液.【期刊名称】《中国钼业》【年(卷),期】2013(037)002【总页数】7页(P42-48)【关键词】游离碱的回收;电流密度;电能消耗;电流效率;双极膜;电渗析;阳离子交换膜【作者】徐志昌;张萍【作者单位】清华大学核能与新能源技术研究院,北京102201;清华大学核能与新能源技术研究院,北京102201【正文语种】中文【中图分类】TF804.30 引言通常，在低品位白钨矿的浸取液中，含有较高浓度的氢氧化钠游离碱。

为了满足后续工艺(萃取、离子交换等)对酸度的要求，如果采用传统的酸中和法，不仅消耗酸，而且会造成大量含盐废水，对环境保护产生严重压力。

因此，文献［1－3］提出采用阳离子膜电解法回收其中的游离碱。

阳离子膜的选择性迁移，防止了钨的损失。

但是，多对电极投资的成本很高，包括阳极，镀过氧化铅的钛网或涂氧化钌的钛网和阴极，镍网、阳膜的国产化问题、较高的电解温度等，限制了该技术的实际应用。

文献［4］采用双极性离子膜电渗析法(2 张双极膜构成的三室结构，其中包括阴极室、废水室和阳极室)。