电控离子交换(Electrically Switched Ion Exchange, ESIX)是电化学与离子交换相结合的新型离子选择性分离技术,通过调节电活性离子交换功能膜的氧化/还原状态(电位)来控制目标离子的置入与释放,实现溶液中离子的高效分离。由于ESIX过程的主要推动力是电极电位,因而可用于极低浓度离子废水的处理;且离子分离基体无需化学再生,作为一种环境友好的新型分离技术近年来得到了国内外****的关注,已被用于碱金属、碱土金属以及一些阴离子的选择性分离。然而ESIX的离子分离与膜的再生过程需要分步进行,而且可用于毒性重金属离子选择性分离的功能膜材料也鲜有报道。因此实现ESIX工艺的连续操作、研发对目标重金属离子有优良选择性和快速离子交换性能的专用电控分离膜,对促进新型ESIX技术的发展和工业应用具有重要的理论和现实意义。
为实现ESIX工艺的连续操作,太原理工大学研发了一种新型的电控离子选择渗透膜(Electrically Switched Ion Permselective Membrane, ESIPM)分离工艺,利用膜电极的ESIX性能和选择渗透性,通过给膜电极交替施以氧化还原电位控制目标阴、阳离子的同步置入与释放,并在辅助电极所施加的电场力作用下实现了对稀溶液中阴、阳离子的同步选择性连续渗透分离及回收。本报告总结本课题组在ESIX膜的制备及其不同结构ESIX膜的运行机理以及从ESIX到ESIPM的研究进展,并提出了需要进一步研究的科学问题与新研究方向。