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双极膜电渗析技术的研究进展
董恒;王建友;卢会霞
【期刊名称】《化工进展》
【年(卷),期】2010(029)002
【摘要】双极膜电渗析技术(BMED)是利用直流电场作用下双极膜界面层内发生水解离生成H~+和OH~-这一电化学特性,通过将双极膜与阴、阳离子交换膜适当组合,可实现不同的特种分离功能.与传统工艺相比,BMED具有高效节能、环境友好、操作便捷等突出技术优势.本文介绍了3种不同的BMED工作模型以及BMED在有机酸生产、水除盐、蛋白分离、超纯水制备等领域的最新研究进展,对BMED技术的进一步研究与发展进行了展望.
【总页数】6页(P217-222)
【作者】董恒;王建友;卢会霞
【作者单位】南开大学环境科学与工程学院,天津,300071;南开大学环境科学与工程学院,天津,300071;南开大学环境科学与工程学院,天津,300071
【正文语种】中文
【中图分类】TQ028.8
【相关文献】
1.发酵过程与双极膜电渗析的集成操作——介绍一个分离与反应技术一体化的化学工程实验 [J], 冯红艳;徐铜文;王晓林;杨伟华
2.双极膜电渗析技术在工业高含盐废水中的应用 [J], 夏敏;操容;叶春松;刘通;林久
养
3.双极膜电渗析理论与应用的研究进展 [J], 唐宇;王晓琳;龚燕;余立新
4.双极膜电渗析技术在制酸领域的研究进展 [J], 闫凯旋; 郑强松; 刘俊生; 陈向荣; 檀胜; 杭晓风
5.双极膜电渗析技术的研究进展 [J], 孙文文;唐元晖;张春晖;安康;林芷婧;林亚凯;王晓琳
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大同双极膜电渗析
大同双极膜电渗析技术是一种新型的分离技术，它利用电场作用将离子分离出来，具有高效、节能、环保等优点，被广泛应用于化工、制药、食品等领域。
该技术的原理是利用双极膜将电解质溶液分成两个部分，其中一个部分富含阳离子，另一个部分富含阴离子。
在电场的作用下，离子会向相反方向移动，从而实现分离。
这种分离方式不需要使用传统的化学药品，因此具有环保、节能的优点。
大同双极膜电渗析技术的应用非常广泛。
在化工领域，它可以用于分离有机酸、有机碱、金属离子等物质。
在制药领域，它可以用于分离药物中的杂质，提高药品的纯度。
在食品领域，它可以用于分离蛋白质、氨基酸等物质。
与传统的分离技术相比，大同双极膜电渗析技术具有以下优点：
1. 高效：该技术可以实现高效的分离，提高产品的纯度。
2. 节能：该技术不需要使用传统的化学药品，因此可以节省能源。
3. 环保：该技术不会产生有害的废物，对环境友好。
4. 可控性强：该技术可以根据需要调整电场强度和温度等参数，实现
精确的分离。
5. 适用范围广：该技术适用于各种离子的分离，具有广泛的应用前景。
总之，大同双极膜电渗析技术是一种高效、节能、环保的分离技术，
具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，相信该技术将会在更多
的领域得到应用。
双极膜电渗析技术在新能源领域的应用研究进展摘要：双极膜电渗析技术（BMED）集成了双极膜和电渗析技术，充分利用了双极膜界面水解离速度快的性能，通过将双极膜与阴、阳单极模适当组合，实现不同的分离功能。
与传统工艺相比，BMED具有高效节能、环境友好、资源化利用率高等优点。
本文介绍了BMED的技术原理和设备构型，并对其在新能源领域的应用研究进展进行了综述，对BMED技术的未来研究与发展进行了展望。
关键词：双极膜；电渗析；酸碱；碳捕获；新能源近十年来，双极膜电渗析技术（Bipolar Membrane Electrodialysis, BMED）的理论和应用研究获得快速发展，双极膜材料及制备技术不断取得新的进步，应用领域已从化工领域的脱盐和酸碱制备拓展到环保领域的废水和废气处理及资源化利用。
近年来，BMED在化学储能、水电解制氢和太阳能利用等新能源领域也表现良好的应用潜力。
上世纪90年代中期，以美国为代表的西方国家就已开展了BMED的工业化应用，而目前国内还多停留在实验研究和小规模应用阶段。
因此，加强BMED的理论和应用研究，对于推动其在新能源利用领域的应用具有重大意义。
1. BMED的技术原理和设备构型1.1 BMED的技术原理双极膜（Bipolar Membrane，BPM）是一种新型的离子交换膜，通常由阴离子选择性层（AEL）、阳离子选择性层（CEL）和中间界面层（催化层）等3部分复合而成[1]。
当BPM两端施加反向电压时，阴、阳离子选择性层中的离子将分别通过阴、阳层向主体溶液迁移，由于固定电荷基团的静电排斥，溶液中同离子渗透进入离子交换层被阻止，于是在BPM中间界面层出现了一个狭窄区域，该区域的电场强度高达108V/m[2]，此时该区域中的H2O分子快速解离生成H+和OH-[3]，并通过膜层迁移到主体溶液之中，消耗的水分子通过扩散作用由膜外溶液向中间界面层补充，双极膜水解离的速率为常规水解离速率的5×107倍。
双极膜电渗析技术的研究进展电渗析（ED），作为膜分别中进展较早的分别技术，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别和提纯的一种高效、环保的分别过程。
1956年，V. J. Frilette发觉在电渗析膜面上形成的钙镁垢是由膜面上的水解离造成的，从而首次提出利用双极膜（BPM）促进膜中水解离现象的想法。
随着膜分别技术和膜材料的进展，消失了由阴阳离子交换层和中间界面催化层复合而成的双极膜材料。
其与传统电渗析结合构成的双极膜电渗析（BMED）技术在近年来得到了快速进展，成为了ED工业进展的新增长点。
BMED是由BPM、阴离子交换膜（AEM）、阳离子交换膜（CEM）等基本单元根据肯定的排列方式组合而成的。
在电场作用下，双极膜中的H2O快速解离为H+和OH-，将盐溶液转化为酸和碱。
近年来，BMED多用于清洁生产、资源回收利用、污染零排放中，同时作为新兴的绿色技术，BMED与其他化工技术正朝着集成化的方向进展。
本文从BMED的基本工作原理动身，回顾BMED技术的进展过程，并总结其近年来在酸碱生产、资源分别和污染掌握等方面的讨论和应用进展，最终依据目前双极膜应用中存在的问题探讨其讨论的重点和将来进展的方向。
01 双极膜电渗析1.1 BMED的工作原理BMED运行时，在电场作用下离子进行定向迁移，当双极膜中的离子都迁向主体溶液时，中间层的水会解离产生H+和OH-对电流进行负载。
然而双极膜中发生的水解离现象不同于通常的水解离，讨论者们对其解离的过程机理开展了大量的理论讨论，但限于过程的简单性，目前还没有达成统一的结论。
依据水在双极膜中间层解离过程的不同，主要提出3种解释水解离机制的物理模型，见图 1。
SWE模型认为，在电场作用下，双极膜中间层（阴阳离子尖锐结合区）会因离子迁移而消失薄的无离子区域，认为水解离发生于此。
H2O 的解离跟弱电解质在高压条件下的解离过程相同，H+和OH-的产生速率为H2O的解离速率，解离常数与电压成正相关；在SWE模型的基础上，为了解膜上荷电基团对水解离的影响，进一步提出化学反应模型（CHR），该模型认为由膜基质中的羧酸基、叔胺基和膜内的金属离子等影响水解离速率的现象可知，膜上固定基团通过质子化反应进行水解离产生H+和OH-，且解离更易发生在AEM侧；为解释双极膜中间层较大的能量消耗，提出中和层模型（NL），结果发觉，双极膜的AEM、CEM界面处存在中和层区域，水解离发生在电荷区和电荷与中和层区域的界面处。
双极膜电渗析制酸碱
《双极膜电渗析制酸碱》
双极膜电渗析是由渗析反应和材料结合在一起，是一项重要的现代技术。
它可以使阴离子在阳离子的引力下迁移，质量渗透是一种不断转变的有机化学过程，可以实现受调控的分离。
双极膜电渗析制酸碱是一种电化学制备酸碱的方法，它利用了双极膜特性，通过过滤、渗析和充电等方式制备两种不同性质的Ion，如离子水，去离子等。
它有较为显著的优势，这种方法可以有效改变离子的浓度，控制生成的游离质，比传统的电化学制备技术更有效。
此外，双极膜电渗析制酸碱也具有很高的选择性和灵敏度，可以从复杂混成溶液中有效分离出酸碱，有助于研究及控制化学反应，是一种非常有用的现代技术。
在双极膜电渗析制酸碱的操作中，需要根据具体情况，选择合适的渗析电解质溶液及相应的操作工艺，确保该技术的准确性与安全性，以满足化学反应的要求，可确保酸碱的实施效果。
总之，双极膜电渗析是一种有效的可控分离技术，用于研究和开发酸碱。
它有着其独特的优点，以及可控性和灵敏度，可以帮助我们更好地探索化学反应领域，为人类提供新的潜力。
2004年第23卷第10期 化 工 进 展CHE MIC A L I NDUSTRY AND E NGI NEERI NG PROG RESS双极膜电渗析理论与应用的研究进展唐 宇 王晓琳 龚 燕 余立新(清华大学化学工程系,北京100084)摘 要 从理论和应用研究两方面较为全面地综述了双极膜电渗析技术在近些年的发展,阐述了双极膜中水解离、水迁移、离子迁移以及双极膜电渗析过程等理论研究新进展,介绍了它在有机酸的回收制备、环境保护和食品医药工业及其他领域中的新应用,并展望了其在工业生产和日常生活中的应用前景。
关键词 双极膜,电渗析,水解离,水迁移中图分类号 T Q02818 文献标识码 A 文章编号 10006613(2004)10110706 双极膜是一种新型的离子交换复合膜,它通常由阳离子交换层(N型膜)、界面亲水层(催化层)和阴离子交换层(P型膜)复合而成,是真正意义上的反应膜。
在直流电场作用下,双极膜可将水离解,在膜两侧分别得到氢离子和氢氧根离子[1]。
利用这一特点,将双极膜与其他阴阳离子交换膜组合成的双极膜电渗析系统,能够在不引入新组分的情况下将水溶液中的盐转化为对应的酸和碱,这种方法称为双极膜电渗析法。
双极膜电渗析法不仅用于制备酸和碱,若将其与单极膜巧妙地组合起来,能实现多种功能并可用于多个领域[2]。
有关双极膜的研究报道自20世纪50年代中期就出现了,其发展过程可划分为三个阶段:第一阶段20世纪50年代中期至80年代初期,这是双极膜发展十分缓慢的时期,双极膜仅是由两片阴阳离子交换膜直接压制,性能很差,水分解电压比理论压降高几十倍,应用研究还处在以水解离为基础的实验室阶段;第二阶段从20世纪80年代初至90年代初,由于双极膜制备技术的改进,成功地研制了单片型双极膜,其性能大大提高,已经在制酸碱和脱硫技术中得到了成功应用,这一阶段出现了商品双极膜。
从20世纪90年代初至今,是双极膜迅速发展的时期,随着对双极膜工作过程机理的深入研究,从膜结构、膜材料和制备过程上进行了重大改进,使双极膜的性能有了较大提高,其中主要是对阴膜和阳膜接触界面的改进,从最初简单的“压层型”或“涂层型”结构到20世纪80年代初开始出现的“单片型”结构,随后又出现带有中间“催化层”的复杂结构,大大降低了膜电压[3]。
双极膜电渗析制备有机酸r——以羟乙基哌嗪乙磺酸为实例梁红波;张伟;吴涛;沈江南;张荣强;吴建平【摘要】采用两室型双极膜电渗析从羟乙基哌嗪乙磺酸钠中制备羟乙基哌嗪乙磺酸,考察了双极膜电渗析过程中操作电压、电流效率、能耗等技术指标的影响.实验结果表明:在25 V的操作电压下,羟乙基哌嗪乙磺酸的纯度可达到96%以上,平均能耗为4.3 kWh/kg,平均电流效率可达到68%.【期刊名称】《过滤与分离》【年(卷),期】2016(026)002【总页数】4页(P8-11)【关键词】双极膜;电渗析;羟乙基哌嗪乙磺酸【作者】梁红波;张伟;吴涛;沈江南;张荣强;吴建平【作者单位】浙江中凯瑞普环境工程股份有限公司,浙江湖州 313000;浙江工业大学膜分离与科学技术中心,浙江杭州 310014;浙江工业大学膜分离与科学技术中心,浙江杭州 310014;浙江省膜分离与水处理协同创新中心湖州研究院,浙江湖州313000;浙江工业大学膜分离与科学技术中心,浙江杭州 310014;浙江省膜分离与水处理协同创新中心湖州研究院,浙江湖州 313000;浙江中凯瑞普环境工程股份有限公司,浙江湖州 313000;浙江中凯瑞普环境工程股份有限公司,浙江湖州 313000【正文语种】中文【中图分类】TQ028.8羟乙基哌嗪乙磺酸作为一种生物缓冲剂，主要用于细胞体内遗传物质的诊断与检测。
由于传统的羟乙基哌嗪乙磺酸的制备是在羟乙基哌嗪乙磺酸钠溶液中加入离子交换树脂，由于哌嗪基团的荷正电性而使羟乙基哌嗪乙磺酸根被吸附，然后采用氨水解吸，但此工艺物质消耗较高，而且产品的收率低。
双极膜是一种具有特殊功能的离子交换膜，在电场作用下水在其中间层发生解离，产生H+和OH-离子。
而双极膜电渗析技术就是将这种特殊功能的双极膜与常用的阴、阳膜进行组合，构成多个重复单元，从而实现酸、碱的生产或再生。
目前，双极膜电渗析作为一种新型的膜分离技术，在有机酸的生产中得到了广泛的应用。
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 1 期双极膜研究进展及应用展望罗芬，杨晓琪，段方麟，李小江，吴亮，徐铜文（中国科学技术大学化学与材料科学学院，安徽 合肥 230026）摘要：双极膜是一类具有特殊“三明治”结构的离子交换膜。
在反向偏压下，双极膜界面层独特的水解离行为使其具有在线生成H +和OH −能力，因而在酸碱生产、资源分离回收等领域发挥着越来越重要的作用。
双极膜界面层催化剂的引入可以有效降低水解离反应电阻。
然而，大部分双极膜由于界面层构筑不当使其存在水解离电压过高、膜层结合力差、催化剂泄漏以及第一极限电流密度大等问题，无法实现大规模的工业化制备及应用。
因此，本文立足于双极膜及技术近期研究进展，从双极膜的水解离机理出发，综述了界面层催化剂的种类、界面构筑方式及膜层的复合工艺三个方面的研究进展，深度分析了浸蘸法、涂覆法、静电组装、原位生长、层层堆叠等界面催化剂固定方式的优缺点，力求为双极膜的规模化制备提供相应的理论支撑。
文中也指出了双极膜在工业化酸碱生产过程中的瓶颈问题，提出了不对称双极膜电渗析在工业化酸碱生产应用中的关键作用。
最后对双极膜的电化学应用前景进行了展望，即应该努力探索双极膜在电解水制氢、二氧化碳还原、电化学合成氨、燃料电池、液流电池等能源领域的应用前景，以此来推动双极膜的发展。
关键词：双极膜；界面层；催化剂；水解离；电化学应用中图分类号：TQ31 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）01-0145-19Recent advances in the bipolar membrane and its applicationsLUO Fen ，YANG Xiaoqi ，DUAN Fanglin ，LI Xiaojiang ，WU Liang ，XU Tongwen(School of Chemistry and Materials Science, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, Anhui, China)Abstract: Bipolar membranes (BPMs) with a unique “sandwich ” structure are a particular class of ion-exchange membranes. Under reverse bias, the unique water dissociation (WD) feature and the local pHcontrol extensively apply the BPMs in acid/base production, resource separation and recovery. The WD resistance can be effectively reduced via the introduction of catalyst at the interfacial layer (IL) of BPMs.However, due to the imperfections of the IL, most BPMs have unwanted behaviors, such as high WD voltage, severe membrane delamination, catalyst leakage and high limiting current density, which leads to the large-scale industrial application of BPMs being unachievable. Therefore, based on the latest research progresses of BPMs, beginning with the WD mechanism of BPMs, this paper reviewed the research progress in three aspects: the types of interfacial layer catalyst, the construction methods of IL and the composite process of the membrane layers. Also, this paper deeply analyzed the merits and demerits ofinterfacial catalyst fixation methods such as immersion method, coating method, electrostatic assembly,特约评述DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1260收稿日期：2023-07-21；修改稿日期：2023-09-28。
双极膜电渗析技术在有机酸生产中的应用进展在最近的10几年里，双极膜电渗析技术(Elec-Trodialysis with Bipolar Membrane，EDBM)的理论和应用研究获得了突飞猛进的发展。
双极膜的应用研究已经深入到环境、化工、生物、食品、海洋化工和能源等各个方面。
但是真正用于大规模生产的，主要也就是在有机酸发酵生产中的应用了。
采用双极膜电渗析技术可以浓缩发酵液中的有机酸，可以除去发酵液中的无机盐离子。
对于发酵产物为有机酸盐的，还可以实现从有机酸盐到有机酸的转化，而不需要另外加酸，也不产生任何酸碱盐废液。
因此能够减少环境污染，降低化工原料和能源消耗，具有显著的工业应用价值和环境效益。
同时因其产品回收率高、纯度高，而由此导致的产品质量提高所带来的经济效益更令人振奋。
所以从1995年后，在美国、意大利、日本、法国和德国等都纷纷建立了双极膜电渗析法生产有机酸或氨基酸的工厂，而国内大多还只停留在实验研究阶段。
我们也正在从事这方面的研究，但由于双极膜价格贵，设备一次性投入很大，因而在大规模生产上还不是很普及。
所以若能在双极膜本身的生产方面有所突破，那么双极膜电渗析技术在有机酸生产中的应用前景将会非常乐观。
1 双极膜电渗析技术生产有机酸的原理双极膜是近年来发展比较迅猛的一种新型离子交换复合膜，由阴、阳膜层缔合而成，在电场的作用下，阴、阳膜层的界面就会发生水的解离，产生H+和OH-．H+可与阴离子结合成酸，OH-可与阳离子结合成碱，这就是双极膜能够实现制酸、制碱的关键所在。
据理论计算，制备1mol/L 25℃的酸和碱，双极膜的理论电势只有0.83V，而电解需2.1V，因此利用双极膜进行水解离制备酸和碱比直接电解水要经济得多。
双极膜电渗析技术是在离子交换基础上发展起来的一种高效膜分离技术，其基本依据是离子在电场作用下的定向运动和离子交换膜的选择透过性，以及双极膜特有的水解产生H+、OH-的能力。
在此法中同时还有配套使用的阴膜和阳膜。
阳膜通常含有带负电的活性基团，能透过阳离子，阴离子则受到阻挡；而阴膜通常含有带正电的活性基团，能透过阴离子，但排斥和阻挡阳离子。
这就是离子交换膜的选择透过性。
双极膜因其由阴阳膜缔合而成，所以兼具阴阳膜的特性；同时产生了新的特性：在电场作用下能解离水，产生H+和OH-。
双极膜电渗析法有三种基本的结构模式：三室式和两种二室式。
如图1(略)所示的三室式中，一个单元由双极膜、阴膜和阳膜分隔组成酸室、盐室和碱室。
有机酸盐MX进入中间的盐室后，在电场作用下，其阳离子M+通过阳膜进入碱室，与双极膜分离出来的OH-形成碱MOH；而阴离子X-则通过阴膜进入酸室，与双极膜分离出来的H+形成有机酸HX。
所以，应用这种电渗析法可由盐同时制得纯酸与纯碱。
二室式电渗析有两种，图2(略)所示的可称为产碱的二室式。
两张双极膜间用阳膜分隔成盐室和碱室。
有机酸盐MX的溶液进入左边盐室，在直流电场作用下，双极膜阳膜侧析出的H+直入盐室，与有机酸阴离子X-结合成有机酸分子；M+则在电场作用下通过阳膜进入右边碱室，与双极膜产生的OH-形成碱。
这种电渗析法可由有机酸盐制得一种纯碱和酸与盐混合液。
另一种可称为产酸的二室式。
如图3(略)所示，两张双极膜间用阴膜分隔成酸室与盐室。
有机酸盐MX进入右边盐室，在直流电场作用下，阴离子X-通过阴膜进入左边酸室，形成酸HX；而在盐室中的M+与双极膜产生的OH-形成碱。
这种电渗析法可由有机酸盐制得一种纯酸和盐与碱的混合物。
2 双极膜电渗析法与传统工艺相比的优势传统的有机酸发酵生产下游处理工艺大多是酸化沉淀法。
因为很多有机酸的发酵过程是先得到有机酸盐，然后进一步转化成相应有机酸的。
酸化沉淀法一般是用硫酸酸化有机酸盐，生成硫酸盐和相应的有机酸。
这一生产工艺包括酸解、沉淀、过滤等过程，不仅需要消耗大量硫酸，而且过程复杂，生产劳动强度大，形成大量废液、废渣污染环境，特别是产品收率低。
所以很多人就试图采用离子交换法、电渗析法(ED)以及新型的双极膜电渗析法(EDBM)。
离子交换法是使有机酸盐溶液通过酸型阳离子交换柱，其中金属离子与阳离子交换树脂上的氢交换，从而转化成有机酸。
这种方法所用的离子交换柱体积庞大，离子交换树脂需反复再生，操作复杂，还要消耗大量的酸碱和洗涤用水，并产生大量废液。
普通电渗析法利用离子交换膜(阴、阳膜)在电场作用下的选择透过性，处理有机酸盐发酵液，得到有机酸，过程相对简单，消耗化工原料相对减少，污染也少。
但其不能自行产生H+，所以依然要加入大量的酸，然后产生大量相应的盐。
若用双极膜电渗析直接从发酵液生产有机酸，借助于双极膜离解的H+将发酵液中的有机酸根转化为有机酸，离解的OH-和发酵液中的阳离子结合形成碱，再回用于发酵。
这样极大程度地减少废物排放、环境污染，降低化工原料和能源消耗，具有显著的工业应用价值和环境效益；且过程简单，产品回收率和纯度高，而由此导致的产品质量提高所带来的经济效益更为显著。
表1就用直观的列表方式对这四种方法进行简单比较。
表1 双极膜电渗析法与传统工艺的比较Table 1 The comparison of EDBM and traditional technics3 双极膜电渗析在有机酸发酵生产中应用的研究进展在过去的10几年里，全球有10几家知名的工厂共装备了大约2500m2的双极膜。
1986年双极膜电渗析技术首次在Washington Steel(US)公司用于从不锈钢浸洗液中回收氢氟酸和硝酸。
从1995年后，在美国、意大利、日本、法国、德国和捷克等都纷纷建立了双极膜电渗析法生产有机酸或氨基酸的工厂。
值得一提的是，1997年Eurodia Industrie在法国建成了一个用双极膜电渗析法将有机酸盐转化为有机酸的工厂，年运行8000h，年产2600t．两个膜组型号为EUR20-240，组装膜81m2。
其有机酸的转化率(纯度)98%，浓度达到390g/L，但原文中未透露具体是哪种有机酸。
3.1 柠檬酸双极膜电渗析技术在柠檬酸发酵生产中研究较多。
Novalic等深入地研究了三室式双极膜电渗析法分离柠檬酸的特性，研究的电流密度范围在30-100mA/cm2之间，其产出的柠檬酸浓度为20%-60%，产生的碱为1-3.5mol/L.Pinacci等研究了用双极膜电渗析法从发酵液中提取柠檬酸的方法。
他们比较了双极膜电渗析器的3种结构模式(如图1，2，3略)，认为“双极膜-阳膜-双极膜”的模式(如图2)能得到满意的结果，而另外两种模式不适合柠檬酸的生产。
结果还显示在连续生产中转化率以80%为宜，再提高转化率时电能消耗就会陡升；在单批试验中转化率可达92%.Xu Tongwen等也分析了这3种结构模式，得出与Pinacci相同的结论。
另外他们认为柠檬酸钠的最佳起始浓度为0.5-1.0mol/L。
3.2 乳酸在1989年，Nispen等发明了一种用双极膜从发酵液中提取和纯化乳酸的方法。
Habova等进一步改进，采用两步法从发酵液中分离乳酸，并对影响结果的条件进行了大量的研究。
最佳结果是：第一步用普通电渗析(ED)浓缩乳酸盐达到175g/L，第二步再用双极膜电渗析转化乳酸，使含量达到151g/L．Li Hong等直接制作了一个双极膜电渗析生物反应器，整合在发酵设备中，实时提取生成的乳酸。
生物反应器还备有自动pH传感器，在不另加碱的情况下，就能自动调节好pH。
另外还发现通过这样的生物反应器及时地分离乳酸，降低了发酵的产物抑制，提高了乳酸的产出率。
3.3 酒石酸林涛、余立新通过实验证实了二室式和三室式双极膜电渗析法用于从酒石酸盐制备酒石酸过程的可行性，系统研究了制备过程中的电流效率、能耗、产品浓度和纯度等技术指标。
实验表明：在二室式中，以15%的钠盐进料，循环210min，可以使97.12%的钠盐转化为酸，平均电流效率为82.9%，电能消耗2.09kW·h/kg酸；三室式中以10%的钾盐进料，318min后可得到纯度为99.9%的酒石酸溶液，电流效率为91.8%，能耗为7.04kW·h/kg。
同时他们指出两个重要问题，其一是当酒石酸盐浓度较高时，电渗析过程中容易形成酒石酸氢钠晶体而损害膜；其二是要得到高纯度酒石酸溶液就必须延长转化时间，但是电渗析到后来时，电流效率是相当低的，势必会耗费大量电能而造成经济上不合算。
他们建议除去少量Na+的任务可再加一步小负荷的离子交换来完成。
这可能也是今后研究所面临的主要问题。
3.4 其他有机酸早在1992年，蒋维钧等就申请了“双极性膜电渗析法制备有机酸的设备与工艺”的专利。
他们以葡萄糖酸为例，采用1.2mol/L的葡萄糖酸钠液为原料，电流密度100mA/cm2，循环6h后转化率达到98%。
Trivedi、Yu Lixin等就双极膜电渗析在乙酸回收或生产中的应用也有相应的报道。
Yu Lixin还对双极膜电渗析在维生素C生产中的应用进行过系统研究。
研究结果表明，转化率高达98%，平均电流效率达70%，平均耗电1.0kW·h/kg，制得的粗维生素C产品符合工业生产要求。
另外，Alvarez等在水杨酸，余立新等在牛磺酸，曾小君在亚氨基二乙酸方面都有相应的研究报告，但都限于实验阶段。
4 展望虽然国内外双极膜电渗析技术的研究进行得如火如茶，国外应用于大规模生产也有将近20年历史，但由于双极膜的价格一直比较贵，生产设备一次性投入非常大，所以国内基本未见应用于大规模生产；并且国内生产的双极膜与国外高质量的双极膜还有相当明显的差距。
因此需要大力加强膜本身的研究，降低膜的成本和膜电阻，提高膜的抗污染能力；同时开发更适合于有机酸生产的低价的双极膜电渗析器。
总的来说，双极膜电渗析技术生产有机酸，过程简单，消耗化工原料少，无污染，产品回收率高、纯度高，易于工业放大和实现自动化及连续操作，并且可以和发酵偶联，降低产物反馈抑制效应，提高发酵产率。
所以只要在双极膜本身的研究方面有所突破，特别是双极膜的生产成本能够大幅度降低的话，那么双极膜电渗析技术在有机酸生产中的应用将会很快普及并代替传统的工艺。
