雙極膜電滲析 快來了解！

水處理網(wǎng)訊:從2017年開始，雙極膜材料就一直是國家工信部公布的國家重點發(fā)展的新材料之一。目前國內(nèi)高校中研發(fā)雙極膜的團隊非常多，比如：清華大學、中國科學技術(shù)大學、浙江大學、南開大學、合肥工業(yè)大學等等。

工業(yè)化的雙極膜目前是電滲析離子交換膜材料中的桂冠（綜合其應(yīng)用前景、工業(yè)化難易程度等因素），快來了解一下。

1 雙極膜電滲析-歷史

20世紀60-70年代，雙極膜（ Bipolar membrane）最早由美國Aquatech（阿奎特國際集團公司）首先研發(fā)出來。20世紀80年，雙極膜最早工業(yè)化應(yīng)用于美國華盛頓某鋼廠，應(yīng)用于硝酸鉀和氟化鉀系統(tǒng)。后來雙極膜電滲析的應(yīng)用才逐步擴散到芬蘭、法國、德國、意大利、荷蘭等歐洲國家。

而雙極膜進入中國預(yù)計在20世紀80-90年代。這一段時間國內(nèi)雙極膜的研究文獻相對較多，也比較集中；同時國內(nèi)部分大企業(yè)做了很多實驗級別的嘗試（多以有機酸產(chǎn)品雙極膜系統(tǒng)為主）。

2013年前，國內(nèi)沒有規(guī)?；碾p極膜電滲析項目落地（13-14年左右國內(nèi)才開始有雙極膜電滲析工業(yè)化的應(yīng)用案例--某有機酸產(chǎn)品系統(tǒng)）。通過綜合的分析，主要有以下幾個原因：

1. 材料、設(shè)備完全進口，投資高；

2. 設(shè)計、運行等技術(shù)參數(shù)完全依賴于國外，國內(nèi)裝配水平偏低，缺乏核心技術(shù)；

3. 國內(nèi)企業(yè)對于新技術(shù)抱有疑慮；

4. 政治、國情之類的話題，咱沒法談。

雙極膜僅僅是離子交換膜中的一種，可想而知，雙極膜細分市場在整個膜市場中所占比非常小。但是由于雙極膜應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ｒ?，一定程度上具有不可替代性，在目前受到廣泛關(guān)注的高鹽廢水零排放系統(tǒng)、資源回收領(lǐng)域、有機產(chǎn)品清潔生產(chǎn)新工藝中具有極大優(yōu)勢。

2 雙極膜/電滲析-原理

雙極膜一般由陰離子交換樹脂層（AL）、陽離子交換樹脂層（CL）和中間層組成。

1. 中間層市場上常用別稱：過渡層、催化層、復(fù)合層、界面層等；

2.中間層，厚度一般在10*10^-9m以內(nèi)（納米級別），且跟制膜原理、工藝有關(guān)；

在直流電場的作用下，陰、陽膜復(fù)合層間的H2O解離成H+和OH-，并進行離子定向遷移，分別通過陽離子交換膜層和陰離子交換膜層，作為系統(tǒng)H+和OH-離子供應(yīng)源。H+和OH-則主要通過過渡區(qū)水的解離而得到及時的補充，消耗的水又通過周圍溶液中的水向膜中間滲透而彌補。

3 雙極膜電滲析-應(yīng)用形式/領(lǐng)域

基于雙極膜的特點，配備不同的陽離子交換膜、陰離子交換膜及其他配件，可以組裝成不同形式的雙極膜電滲析( 雙極膜電滲析的形式含：二隔室、三隔室、四隔室、五隔室等，感興趣的可以自己去拓展，核心原理沒變，）。

其中常規(guī)雙極膜電滲析（BPED或EDBM）主要作用如下：

1.（無機系統(tǒng)）無機鹽制備對應(yīng)的酸和堿：硫酸鈉、氯化鈉 、硫酸鋰、硝酸鈉、氯化銨等；

2.（有機系統(tǒng)）有機酸鹽制備對應(yīng)的有機酸和堿（有機堿鹽與之類似）：酒石酸、葡萄糖酸、檸檬酸、維生素C、四甲基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨等；

基于雙極膜制酸、堿功能，雙極膜電滲析在很多無機系統(tǒng)、有機系統(tǒng)中常常會被用來與電解法做對比。以純氯化鈉系統(tǒng)為例，兩種工藝差異對比如下：

4 雙極膜電滲析-廠家

國內(nèi)環(huán)保形勢嚴峻，盡管雙極膜起步晚，但是國內(nèi)的環(huán)保市場形勢給雙極膜電滲析創(chuàng)造了非常多的機會。而國內(nèi)實際的雙極膜電滲析應(yīng)用案例已經(jīng)非常多，Na2SO4、NaCl、NaNO3、Li2SO4、NH4Cl等含鹽廢水具有相應(yīng)的應(yīng)用案例。

盡管目前國內(nèi)所有電滲析廠家，都宣傳有雙極膜電滲析，但是其實國內(nèi)雙極膜電滲析應(yīng)用主要以進口雙極膜為主，當然也有為數(shù)不多的幾家公司在研發(fā)、生產(chǎn)國產(chǎn)雙極膜。具體情況如下：

1.日本ASTOM：目前國內(nèi)雙極膜應(yīng)用案例最多，日本技術(shù)團隊可以做全程技術(shù)支持。在雙極膜設(shè)備形式、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)穩(wěn)定性上，行業(yè)綜合評價比較高，目前應(yīng)用主要涉及高鹽廢水、有機酸、有機堿等系統(tǒng)。

2.德國Fumatech：膜材料完全可以應(yīng)用于工業(yè)化，但是因為膜基材、配件性能、供貨時間等細節(jié)問題，目前在國內(nèi)應(yīng)用偏少，主要應(yīng)用于部分有機產(chǎn)品清潔生產(chǎn)工藝中。

3.法國（Eurodia Industrie Sa）、捷克（MEGA a.s.）、法國（Suez Environnement）等，蘇伊士電滲析這一塊主要因為收購了GE水處理部門。整體上述幾個品牌雙極膜電滲析在國內(nèi)基本沒有應(yīng)用，但他們常規(guī)電滲析均在國外食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域有較多應(yīng)用。

通過研究雙極膜電滲析國際專利，發(fā)現(xiàn)很多的新思路、新想法。

4.杭州藍然環(huán)境：屬于國產(chǎn)雙極膜廠家，且與日本ASTOM合作，目前國內(nèi)雙極膜應(yīng)用案例最多。藍然下屬兩個生產(chǎn)、研發(fā)型子公司，其中衢州藍然新材料投資約1.2億元，雙極膜規(guī)劃年產(chǎn)能50000m2，雙極膜技術(shù)源于公司團隊、日本、高校等綜合研發(fā)。

5. 北京廷潤：屬于國產(chǎn)雙極膜廠家，技術(shù)源于國內(nèi)早期研發(fā)團隊-葛道才。2016-2017年在福建泉州分公司實現(xiàn)雙極膜生產(chǎn)工業(yè)化，雙極膜規(guī)劃年產(chǎn)能50000m2。盡管性能上與進口膜相比還具有一定的差距，但是目前也已在眾多特定領(lǐng)域具有一定應(yīng)用。

6. 河北亞德士：核心技術(shù)來源于葛道才（僅供參考），經(jīng)過長期公司自主調(diào)整，目前已形成自主雙極膜研發(fā)產(chǎn)品。但是該公司定位不做雙極膜工程，只做雙極膜產(chǎn)品和設(shè)備的供應(yīng)商。

延伸閱讀：

雙極膜電滲析技術(shù)真的火了！

原標題:雙極膜電滲析，快來了解！