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目录1

1 引言1

1.1 本手册的目的——主题网络3

1.2　手册的主要内容4

1.3 离子交换膜5

1.4 电渗析5

1.5　双极膜6

1.6　双极膜电渗析7

1.7　参考文献9

2 电渗析水解离——双极膜电渗析（EDBM）的应用11

2.1 背景13

2.2　BPM的特性、与传统电解的差异及其局限性16

2.4　双极膜电渗析的应用18

2.3　BPM技术的放大和开发参数18

2.4.1 在污染控制／资源回收中的应用19

2.4.2　在化工过程中的应用23

2.4.3 水解离技术的其他应用26

2.5 结论27

2.6　参考文献28

附录：双极膜电渗析的应用汇总28

3　双极膜的离子传输和水解离——理论背景41

3.1 引言43

3.2　水解离机理45

3.2.1　第二Wien效应45

3.2.2　化学反应模型47

3.3 双极膜的离子迁移与水解离的建模51

3.3.1 通用方程51

3.3.2 电流－电压曲线53

3.3.3　膜电势58

3.3.4 阻抗谱60

3.4 参考文献64

3.5　符号说明68

4　双极膜的制备71

4.1　摘要73

4.2 引言73

4.3　双极膜的组成75

4.3.1 离子选择渗透层76

4.3.2　界面区域（接合区域或双极膜的中间层）79

4.3.3　其他多层结构的离子选择渗透膜85

4.3.4 商业化双极膜的组成88

4.4　双极膜制备工艺90

4.4.1 制备步骤90

4.4.2 步骤集成92

4.4.3 可使用的双极膜制备技术93

4.5 总结与展望94

4.6 参考文献95

5　双极膜的表征99

5.1 引言101

5.2 电流－电压曲线和直流电阻103

5.3 与过程相关的表征106

5.3.1　双极膜的同离子渗漏106

5.3.2 双极膜电渗析的电流效率111

5.3.3　一个确定变化趋势的简化模型113

5.3.4 小结117

5.4 阻抗谱118

5.5　计时电势分析法118

5.5.1 引言118

5.5.2　理论119

5.5.3　典型的膜属性124

5.5.4 方法125

5.5.5 小结129

5.6 浓差电势129

5.6.1 引言129

5.6.2　取向依赖的浓差电势的测量130

5.6.3　取向依赖的电势测量的结果与讨论131

5.6.4　可选的取向电势测定装置及操作规程135

5.7　稳定性136

5.8　参考文献137

5.9　符号说明139

6　双极膜技术中的池设备及装置设计143

6.1 电渗析及双极膜电渗析原理145

6.2.2　双极膜电渗析池设计原理146

6.2　双极膜电渗析设备146

6.2.1 引言146

6.2.3 经济因素147

6.2.4　双极膜电渗析装置构件149

6.2.5　通过计算机模拟使双极膜电渗析池设计最优化153

6.2.6 主要商业双极膜电渗析池的技术指标155

6.3 实际装置设计需要考虑的事项160

6.3.1 实际电渗析系统160

6.3.2　双极膜电渗析池的可能排布方式163

6.3.3 影响水解离器效率的因素163

6.3.4　单极离子交换膜的选择165

6.3.5　操作模式的选择169

6.4 实际应用中的装置系统设计范例172

6.6　参考文献175

6.5 结论175

6.7　符号说明176

7 电渗析水解离制备酸和碱的过程经济性179

7.1　摘要181

7.2 引言181

7.3　过程的概念及一般考虑182

7.3.1 电渗析装置的设计184

7.3.2 电渗析过程的运行184

7.3.3　相关的过程参数以及对过程费用的影响184

7.3.4 工作电源以及其他仪器185

7.3.5　膜污染的控制以及预处理程序185

7.4 电渗析水解离过程中的成本186

7.4.1　投资成本186

7.4.2 电渗析水解离过程中的能量需求189

7.4.3 电流效率194

7.4.4　操作196

7.4.5 电渗析水解离过程的总成本197

7.5 成本核算实例：电渗析水解离制备盐酸和氢氧化钠198

7.6　参考文献205

7.7　符号说明205

8　电驱动膜过程常用术语209

8.1 引言211

8.2 定义211

8.3　参考文献228

9　膜和装置的制造业者229

9.1 引言231

9.2　膜的制造业者231

9.3　装备的制造业者244

9.4　膜的属性251

索引261