作为离子交换膜的一种，双极膜在上个世纪就已经实现产业化，双极膜电渗析在化工，环保，食品，能源等领域得到广泛应用。我们知道在直流电场作用下阳离子交换膜只能允许阳离子经过，而阴离子交换膜只能允许阴离子经过，双极膜两侧分别带有阳离子交换层和阴离子交换层，这种特殊的结构可以让阴阳离子均不能穿过膜层，同时可以将水分子H2O电离成H+和OH-，H+从阳极交换层迁移出来，而OH-从阴极交换层迁移出来。

双极膜电渗析的原理

双极膜可以同时和阴/阳离子交换膜组成电渗析单元，也可以分别和阴/阳离子交换膜组成渗析单元。

1) 双极膜+阳离子交换膜+阴离子交换膜

如图所示，盐室中的阳离子M+在电场作用下向阴极移动，穿过阳离子交换膜，和碱室中电离出来的OH-结合成碱。酸室中的阴离子A-则向阳极方向移动，经过阴离子交换膜，并和酸室中电离出来的H+结合成酸。至此，盐室中的盐就被分解成了酸和碱，这种方式适合于强酸强碱盐的分离应用。

2) 双极膜+阳离子交换膜

如图所示，阳离子M+穿过阳离子交换膜，和碱室中电离出来的OH-结合成碱。盐室中余下的阴离子A-和电离出的H+形成酸。至此，盐室中有盐和酸的混合物。这种方式适合于强碱弱酸盐的分离和碱回收。

3) 双极膜+阴离子交换膜

如图所示，阴离子A-穿过阴离子交换膜，和酸室中电离出来的H+结合成酸。盐室中余下的阳离子M+和电离出的OH-形成碱。至此，盐室中有盐和碱的混合物。这种方式适合于弱碱强酸盐的分离和酸回收。

双极膜电渗析器介绍

双极膜电渗析器是由上述多个电渗析单元叠加在一起，加上两端阴阳电极组成。三种电渗析单元可以分别组成三种电渗析器:

1）三室双极膜电渗析器。把盐转变为酸和碱，达到脱除盐的效果。

2）单阳膜二室双极膜电渗析器。把盐转变为碱和稀盐及酸的混合物，用于分离强碱弱酸盐和回收碱。

3）单阴膜二室双极膜电渗析器。把盐转变为酸和稀盐及碱的混合物，用于分离强酸弱碱盐和回收酸。

和电解相比，双极膜电渗析器只在两极发生少量的氧化还原反应，并且电极中间的单元是独立的，很难混入产物，对于容易发生氧化还原反应的产品更加友好，此外避免了大量的电极和能源消耗。最重要的是实现了酸碱的循环利用，不但可以将废盐重新转化为酸和碱，还可以对废碱和废酸进行纯化和回收，降低了生产成本的同时减少了废水排放。

双极膜电渗析的应用领域

1) 有机酸碱生产中的应用。有机酸主要包括具有一定的水溶性的一元酸，多元酸，氨基酸，以及硫醇类，磺酸类等巯基化合物。与传统的钙盐法相比，双极膜电渗析不需要成分复杂的石灰和硫酸作为原料，只需要消耗一定的电能。产生的废盐液可以转化为酸和碱循环使用，生成的碱可以回收重新投入到上一生产工序中。 有机碱主要包括胺类，肼类，吡啶类等。以胺类合成工艺为例，传统方法一般都有无机碱参与反应，不仅消耗烧碱还会产生大量废盐，对于水溶性的胺可以通过BDEM脱除酸根实现碱化工艺。

2) 无机化工中的应用。EDBM可以实现水溶性无机盐转化成无机酸和无机碱，以及水溶性无机酸和无机碱的回收。比如在氯碱生产中，粗盐精制前需要碱化，而精盐电解前要进行酸化，可以利用双极膜电渗析将精盐酸化，同时将制得的碱用于精制粗盐，大幅减少了酸碱消耗降低成本。海水提溴一般先将海水酸化，接着通入氯气置换，再将溴素吹出进行碱吸收，整个过程同时消耗酸和碱，若采用BMED方式，可以将酸化海水时生成的碱直接用于吸收溴，一举两得。

3) 环境保护中的应用。电渗析可以根据不同的水质要求选择工艺组合，广泛应用用于石化，制药，印染，造纸，电镀等行业的废水处理。BMED技术不仅可以有效去除废水中的氯苯，苯胺，苯酚等有机污染物，还可以去除铅，镉，镍等重金属离子，将有用物质进行分离和回收。在印染行业中会产生大量的退浆，漂白，煮炼，染色印花等废水，利用EDBM可以回收废水中的染料，将回收的酸碱后投入循环利用，节约水资源的同时避免污水排放。造纸过程中，需要对植物纤维进行化学蒸煮，从而产生大量的废液（一般称之为黑液）。由于原料和蒸煮剂成分的差异，黑液的组成很复杂，常规做法是提取黑液中的有机物作为化工原料，提取后的无机盐液可以利用双极膜电渗析回收碱和酸，高效实现废水的资源化利用。