离子交换膜与电渗析技术

电渗析的研究始于20世纪初的德国。1952年美国Ionics公司制成了世界上第一台电渗析装置，用于苦咸水淡化。至今苦咸水淡化仍是电渗析最主要的应用领域。在锅炉进水的制备、电镀工业废水的处理、乳清脱盐和果汁脱酸等领域，电渗析都达到了工业规模。另外，在20世纪50年代末，由日本开发的海水浓缩制食盐的应用，虽仅限于日本和科威特等国，但也是电渗析的一大市场。目前，电渗析以其能量消耗低，装置设计与系统应用灵活，操作维修方便，工艺过程洁净、无污染，原水回收率高，装置使用寿命长等明显优势而被越来越广泛地用于食品、医药、化工及城市废水处理等领域。我国的电渗析技术的研究始于1958年。1965年在成昆铁路上安装了第一台电渗析法苦咸水淡化装置。1981年我国在西沙永兴岛建成日产200吨饮用水的电渗析海水淡化装置。几十年来，在离子交换膜、隔板、电极等主要部件方面不断创新，电渗析装置不断向定型化、标准化方向发展。

另外，20世纪60年代美国杜邦公司成功开发出了全氟磺酸树脂，商品名为Nafion，因其优异的化学稳定性和离子传导性，被制成离子交换膜尝试应用到氯碱工业中，但实际应用中发现，虽然磺酸侧基的强酸性使膜中含水量较高，膜的电导率较大，但膜的离子选择性较差，电解时离子膜不能有效阻挡阴极室的氢氧根离子随水的反渗透，带来的直接后果就是电流效率的下降以及阳极室中次氯酸盐等杂质的生成对设备的损害。直到l975年由日本旭硝子公司开发出新的商品名为Flemion的全氟羧酸离子交换树脂和膜，氢氧根离子反渗透问题才得到了根本解决。(www.xing528.com)

我国经过30多年的努力，从基础理论开始，突破了从原料、单体、中间体、功能单体、全氟材料增强网、全氟磺酸树脂、全氟羧酸树脂到复合增强离子膜的制备、膜的功能化等一系列核心生产技术。在2010年，由山东东岳集团与上海交通大学共同研制的全氟离子膜，在万吨级氯碱装置上一次通电成功，它标志着我国继美国和日本后成为全球第三个拥有氯碱离子膜核心技术和生产能力的国家；同时，我国自主研发的交换膜燃料电池用氯碱离子膜也在东岳集团问世，我国成为第二个自主研发生产交换膜燃料电池用氯碱离子膜的国家。我国现有氯碱工业装置规模超过3500万吨，是全球第一氯碱生产大国，离子膜是氯碱工业核心设备电解装置的核心材料，它的研制成功结束了我国没有全氟离子膜的历史，为我国基础产业氯碱工业的安全运行和健康发展铺平了道路。