04

2025

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實驗室用電滲析(xī):實現鹽向酸(suān)堿轉化

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在實驗室化學研究與小型製備場景中,電滲析技術可(kě)以巧妙實現(xiàn) “鹽變酸堿”,為低成本製備酸堿、資源循環利用提供新路徑,其(qí)核(hé)心原理圍繞離子交換膜的(de)選擇透過性與電(diàn)場驅動作用展開。

該過程(chéng)的(de)核心裝置由陽極(jí)、陰極、陽離子交換膜(CM)與陰離子交換膜(AM)交替排列(liè)構(gòu)成,形成脫鹽室、酸室與堿室(shì)三個關鍵區域。以氯化鈉(NaCl)溶液轉化為例,實(shí)驗時將 NaCl 溶液通入脫鹽室(shì),酸室與堿室分別注入稀(xī)酸、稀(xī)堿(或去離子水)作為(wéi)初始電解質。接通直(zhí)流電源後,電場產生定向驅(qū)動力:脫鹽室中 Na⁺受陽極吸引,穿透陽離子交換膜進入堿室;Cl⁻受陰極(jí)吸引,穿透陰離子交換膜進入酸室。

堿室中,Na⁺與水電解產生的 OH⁻結合,逐步生(shēng)成(chéng) NaOH 溶液;酸室中,Cl⁻與水電解產生的(de) H⁺結合,逐步生成 HCl 溶液;脫鹽室則因離子流失,鹽濃度大幅降低,實現 “鹽分拆分、酸堿(jiǎn)生成(chéng)” 的轉化目標。整個過(guò)程無需高溫高壓,僅通過電場調(diào)控即可完成,且酸(suān)堿濃(nóng)度可通過調整電壓、流量與運行時間靈活控製(zhì),適配實驗室對不同濃度酸堿的(de)小(xiǎo)型(xíng)化需求。

在實驗室應(yīng)用中,該技術優勢顯著。一方麵,可(kě)利用低價值鹽溶液製備高純度酸堿,如(rú)從硫酸銨(ǎn)溶液中(zhōng)製備硫酸與氨水,降低實驗耗材成本;另一方麵,能實現廢液資源化,例如處理含硝酸鹽的實驗廢水時,可將其轉化為硝酸與堿液,減少汙染(rǎn)物排放(fàng)。此外,相較於傳統酸堿製備方法,電(diàn)滲析過程無有害氣體產生,操作安全性高,更符合實驗室(shì)綠色實驗的要求。

需注意的是,實驗(yàn)室操作中(zhōng)需選擇高選擇性的(de)離子交換膜,避免膜汙染(rǎn)影響轉化效率;同時需控製電流密度與溫度,防止局(jú)部(bù)過度電解導致膜損壞。隨著膜材料(liào)與裝置(zhì)小型化技(jì)術的發展,實驗室用電滲析 “鹽變(biàn)酸(suān)堿” 的效率與適用性將進一步提升,為化學合成、樣品預處理等(děng)領域提供更便(biàn)捷的技術支持。


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