04

2025

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09

實驗室用電滲析(xī):實現鹽向(xiàng)酸堿轉化

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在實驗室化學研究與小型製備場景中,電滲析技術可以(yǐ)巧(qiǎo)妙實現 “鹽變酸堿”,為低(dī)成本製備酸堿、資源循環利用提供新路徑,其核心原理(lǐ)圍繞離子交換(huàn)膜的選擇透過性與電場驅動作用展開。

該過程的核心裝置由陽極、陰極、陽(yáng)離子交換膜(CM)與陰離子交換膜(AM)交替排列構成,形成脫鹽室、酸室與(yǔ)堿室三個關鍵區域(yù)。以氯化鈉(NaCl)溶液轉化(huà)為例,實驗時將 NaCl 溶液通(tōng)入脫(tuō)鹽室,酸(suān)室與堿室分別注入稀酸、稀堿(或去離子水)作(zuò)為初始電解質。接通(tōng)直流電源後,電場(chǎng)產生定向驅動力:脫鹽室中(zhōng) Na⁺受陽極吸引,穿透陽離子交換膜進入堿室;Cl⁻受(shòu)陰極吸引,穿透(tòu)陰離子交換膜進入酸室。

堿室(shì)中,Na⁺與水電解產生的 OH⁻結合,逐步生成 NaOH 溶液;酸室中,Cl⁻與水電解產生的 H⁺結(jié)合,逐步生成 HCl 溶液;脫鹽室則因離子流失,鹽濃度大幅降(jiàng)低,實現 “鹽分拆分、酸堿生成” 的轉化目標。整個過程無需高溫高壓,僅通過電場調控(kòng)即可完成,且酸堿濃度可通過調整電壓、流量與運行時間靈活控製,適配實驗室對不(bú)同濃度酸堿的(de)小型化需求。

在實驗室應用中,該技術(shù)優勢顯著。一方麵,可利用低價值鹽溶液製備高純度酸堿(jiǎn),如從硫酸(suān)銨溶液中製備硫酸與氨水,降低實驗耗材(cái)成本;另一方麵,能實現廢液資源化,例如處理含(hán)硝酸鹽的實驗廢水時,可將其轉化(huà)為硝酸與堿液,減少(shǎo)汙染物排(pái)放。此外,相較於傳統酸堿製備方法,電滲析過程(chéng)無有害氣體(tǐ)產生,操作安全性高,更(gèng)符合實(shí)驗室綠色實驗的要求。

需注意的是,實驗(yàn)室操作中需選擇高選擇性的(de)離子交換膜,避免膜(mó)汙染影響轉化效率;同時需控製電流密度(dù)與溫度,防止局部過度(dù)電解導致膜損壞。隨著膜材料與裝置小型化技術(shù)的發展,實驗室用電滲析 “鹽變酸(suān)堿” 的效率與適用性將進一步(bù)提升,為化學合成(chéng)、樣品預處理等領(lǐng)域提供更便捷的技術支(zhī)持。


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