双极膜电渗析 快来了解！

从2017年开始，双极膜材料就一直是国家工信部公布的国家重点发展的新材料之一。目前国内高校中研发双极膜的团队非常多，比如：清华大学、中国科学技术大学、浙江大学、南开大学、合肥工业大学等等。

工业化的双极膜目前是电渗析离子交换膜材料中的桂冠（综合其应用前景、工业化难易程度等因素），快来了解一下。

1 双极膜电渗析-历史

20世纪60-70年代，双极膜（ Bipolar membrane）最早由美国Aquatech（阿奎特国际集团公司）首先研发出来。20世纪80年，双极膜最早工业化应用于美国华盛顿某钢厂，应用于硝酸钾和氟化钾系统。后来双极膜电渗析的应用才逐步扩散到芬兰、法国、德国、意大利、荷兰等欧洲国家。

而双极膜进入中国预计在20世纪80-90年代。这一段时间国内双极膜的研究文献相对较多，也比较集中；同时国内部分大企业做了很多实验级别的尝试（多以有机酸产品双极膜系统为主）。

2013年前，国内没有规模化的双极膜电渗析项目落地（13-14年左右国内才开始有双极膜电渗析工业化的应用案例--某有机酸产品系统）。通过综合的分析，主要有以下几个原因：

1. 材料、设备完全进口，投资高；

2. 设计、运行等技术参数完全依赖于国外，国内装配水平偏低，缺乏核心技术；

3. 国内企业对于新技术抱有疑虑；

4. 政治、国情之类的话题，咱没法谈。

双极膜仅仅是离子交换膜中的一种，可想而知，双极膜细分市场在整个膜市场中所占比非常小。但是由于双极膜应用领域专一，一定程度上具有不可替代性，在目前受到广泛关注的高盐废水零排放系统、资源回收领域、有机产品清洁生产新工艺中具有极大优势。

2 双极膜/电渗析-原理

双极膜一般由阴离子交换树脂层（AL）、阳离子交换树脂层（CL）和中间层组成。

1. 中间层市场上常用别称：过渡层、催化层、复合层、界面层等；

2.中间层，厚度一般在10*10^-9m以内（纳米级别），且跟制膜原理、工艺有关；

在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-，并进行离子定向迁移，分别通过阳离子交换膜层和阴离子交换膜层，作为系统H+和OH-离子供应源。H+和OH-则主要通过过渡区水的解离而得到及时的补充，消耗的水又通过周围溶液中的水向膜中间渗透而弥补。

3 双极膜电渗析-应用形式/领域

基于双极膜的特点，配备不同的阳离子交换膜、阴离子交换膜及其他配件，可以组装成不同形式的双极膜电渗析( 双极膜电渗析的形式含：二隔室、三隔室、四隔室、五隔室等，感兴趣的可以自己去拓展，核心原理没变，）。

其中常规双极膜电渗析（BPED或EDBM）主要作用如下：

1.（无机系统）无机盐制备对应的酸和碱：硫酸钠、氯化钠 、硫酸锂、硝酸钠、氯化铵等；

2.（有机系统）有机酸盐制备对应的有机酸和碱（有机碱盐与之类似）：酒石酸、葡萄糖酸、柠檬酸、维生素C、四甲基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵等；

基于双极膜制酸、碱功能，双极膜电渗析在很多无机系统、有机系统中常常会被用来与电解法做对比。以纯氯化钠系统为例，两种工艺差异对比如下：

4 双极膜电渗析-厂家

国内环保形势严峻，尽管双极膜起步晚，但是国内的环保市场形势给双极膜电渗析创造了非常多的机会。而国内实际的双极膜电渗析应用案例已经非常多，Na2SO4、NaCl、NaNO3、Li2SO4、NH4Cl等含盐废水具有相应的应用案例。

尽管目前国内所有电渗析厂家，都宣传有双极膜电渗析，但是其实国内双极膜电渗析应用主要以进口双极膜为主，当然也有为数不多的几家公司在研发、生产国产双极膜。具体情况如下：

1.日本ASTOM：目前国内双极膜应用案例最多，日本技术团队可以做全程技术支持。在双极膜设备形式、系统设计、系统稳定性上，行业综合评价比较高，目前应用主要涉及高盐废水、有机酸、有机碱等系统。

2.德国Fumatech：膜材料完全可以应用于工业化，但是因为膜基材、配件性能、供货时间等细节问题，目前在国内应用偏少，主要应用于部分有机产品清洁生产工艺中。

3.法国（Eurodia Industrie Sa）、捷克（MEGA a.s.）、法国（Suez Environnement）等，苏伊士电渗析这一块主要因为收购了GE水处理部门。整体上述几个品牌双极膜电渗析在国内基本没有应用，但他们常规电渗析均在国外食品、医药等领域有较多应用。

通过研究双极膜电渗析国际专利，发现很多的新思路、新想法。

4.杭州蓝然环境：属于国产双极膜厂家，且与日本ASTOM合作，目前国内双极膜应用案例最多。蓝然下属两个生产、研发型子公司，其中衢州蓝然新材料投资约1.2亿元，双极膜规划年产能50000m2，双极膜技术源于公司团队、日本、高校等综合研发。

5. 北京廷润：属于国产双极膜厂家，技术源于国内早期研发团队-葛道才。2016-2017年在福建泉州分公司实现双极膜生产工业化，双极膜规划年产能50000m2。尽管性能上与进口膜相比还具有一定的差距，但是目前也已在众多特定领域具有一定应用。

6. 河北亚德士：核心技术来源于葛道才（仅供参考），经过长期公司自主调整，目前已形成自主双极膜研发产品。但是该公司定位不做双极膜工程，只做双极膜产品和设备的供应商。

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