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イオン交換膜は、特定の溶解イオンを輸送し、他のイオンや中性分子を遮断する半透膜です。 [1]
イオン交換膜は導電性があり、水をほとんど通さずにイオンをある溶液から別の溶液へ移動させるため、淡水化や化学回収の用途でよく使用されます。[2]
イオン交換膜の重要な例としては、 Hを輸送するプロトン交換膜が挙げられる。+
陽イオン、および特定のアルカリ燃料電池でOHを輸送するために使用される陰イオン交換膜−
陰イオン。
構造と構成
イオン交換膜は、通常、イオン交換樹脂などの荷電（イオン性）側鎖を持つ有機または無機 ポリマーでできています。陰イオン交換膜には、主に可動性の陰イオンを持つ固定陽イオン基が含まれています。陰イオンが大部分の種であるため、導電性のほとんどは陰イオン輸送によるものです。陽イオン交換膜の場合はその逆が当てはまります。
いわゆる不均質イオン交換膜は低コストで、組成が厚く、抵抗が高く、表面が粗いため汚れがつきやすい。均質膜はより高価だが、組成が薄く、抵抗が低く、表面が滑らかで汚れがつきにくい。均質膜表面を改質することで、プロトン、一価イオン、二価イオンに対する膜透過性を変えることができる。[3]
選択性
イオン交換膜の選択性は、ドナン平衡によるものであり、特定の荷電種を物理的にブロックしたり静電的に排除したりすることによるものではありません。
反対電荷のイオンの輸送に対する選択性は選択透過性と呼ばれます。[3]
アプリケーション
イオン交換膜は、従来、電気透析または拡散透析において、それぞれ電位または濃度勾配を利用して、陽イオン種と陰イオン種を選択的に輸送するために使用されています。電気透析淡水化プロセスに適用する場合、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜は通常、電気透析スタック内の2つの電極（陽極と陰極）の間に交互に配置されます。ガルバニック電位は、電極で生成される電圧として供給されます。[3]
典型的な工業用電気透析スタックは、製品水チャンバーと濃縮物-リジェクトチャンバーの2つのチャンバーで構成されています。スタックの動作中、塩は製品から濃縮物に移動します。その結果、リジェクトストリームは濃縮され、製品ストリームは脱塩されます。[3]
電気透析やEDRに利用されるイオン交換膜の代表的な用途としては、海水淡水化、高スケール水の産業廃水処理、食品・飲料製造、その他の産業廃水処理などが挙げられる。[3]
参考文献
- ^ 田中義信（2015年1月）。イオン交換膜：基礎と応用。日本：エルゼビア。p.47。ISBN 978-0-444-63319-4。
- ^ Strathmann, Heiner (2004).膜科学技術シリーズ 9: イオン交換膜分離プロセス(初版)。サンディエゴ、カリフォルニア州、米国: Elsevier。pp. 90–206。ISBN 0-444-50236-X。
- ^ abcde Davis, TS (1990)。「電気透析」、工業用膜技術ハンドブック（初版）。米国ニュージャージー州：Noyes Publication。pp. 40–102。ISBN 9780815512059。