阴离子交换膜支撑液液界面上的选择性离子转移反应的研究(4)
离子交换膜是由Walter Juda和Wayne A McRae于1949年首先发明的，第一张具有商业用途的离子交换膜是其次年研制成功的。从此，离子交换膜成为一个崭新的技术领域受到各国科研人员的广泛关注，并从初期的非均相膜发展到后来的均相膜，从单一用途拓展到多种特殊用途。目前，离子交换膜的应用主要集中在海水浓缩制盐、咸水淡化和电解食盐水制碱等，同时拓展到了回收处理工业废水等方面。其中，与海水化学资源利用直接相关的当属以选择性离子交换膜为核心材料的电渗析海水制盐技术。目前，美国和日本的电渗析技术处于世界领先水平，生产离子交换膜和电渗析器最多的国家是日本。以海水浓缩制盐为代表的电渗析过程为一种无相变的节能过程，同时具有海(卤)水浓缩和淡化的作用，是目前较成功的膜技术之一[20]。
作为一个单元过程，离子交换膜分离技术的效率主要是由体系的离子交换膜性能决定的。其主要性能包括：有较好的选择透过性、较高的交换容量、低的溶胀度、较高的机械强度和良好的化学稳定性。膜的耐温性能和耐酸耐碱性能也是工业领域开展研究的主要目标。目前国外对离子交换膜的研究较多，一方面是对膜性能进行改进，另一方面是研制具有专门用途的离子交换膜。美国杜邦公司研制的Nation系列膜与日本旭化成公司开发的ACIPLEX-F系列膜及日本旭硝子公司研制的Flemion系列膜具有耐强碱、低电耗的特点[21]。双极膜也是人们研究的焦点。双极膜是在外加电场作用下能将水直接解离成H+和OH-的膜，它是由阳膜、阴膜和中问界面亲水层组成。一些公司相继制成性能优良的双极膜，水离解电压在1．1～ 1．7伏，水离解效率在95％ ～99％。
1.2 选题研究目的和意义
不同种类的液/液界面
支撑于微、纳米管针尖上的液/液界面[22]：消除溶液中的IR降是电化学实验中经常遇到并且不容易克服的一个问题，与固/液界面电化学相比液/液界面电化学的IR降更加严重，同时很难分离Faraday电流和充电电流。大的液/液界面(mm级)进行电荷转移反应的研究时，由于受电阻和充电电流的影响，所得到的数据并不可靠。1986年Talyor和Girault等将液/液界面支撑在一根半径为25m的玻璃微米管上，从而开创了微-液/液界面电荷转移反应的研究。最近Mirkin等又用实验证实了纳米级-液/液界面可支撑在玻璃纳米管上[23]。将微、纳米级-液/液界面支撑在微、纳米管上，在一定的实验条件下，其作用就象一个微、纳米级的液体电极，具有微电极或称之为超微电极(Ultramicroelectrode,UMEs)的许多优点。与大液/液界面相比，支持在微、纳米管上的微、纳米级液/液界面具有许多优点，如：电极容易制备、可以克服充电电流和IR降的影响、相对简单的数据分析、较高的传质速率、响应迅速及高的灵敏度，因而适合研究离子和加速离子在液/液界面上的快速转移反应动力学。
长期以来，人们一直没有完全清楚支持在微米管上的微-液/液界面的形状如何。假设它是固体微圆盘电极，但观察到的电流却比同样大小的固体微圆盘电极的电流要大得多。Beattie等通过实验证实支持在微米管上的微-水/1, 2-二氯乙烷界面的稳态行为介于微半球形电极和微球形电极之间，并提出其稳态电流的经验公式。Mirkin等采用现场光学显微镜，在进行电化学实验的同时，现场观察了支持在微米管上的微-水/1, 2-二氯乙烷界面的形状，并通过硅烷化微米管的内外管壁，解释了为什么电荷在微-液/液界面上转移时的稳态电流总是较同样大小的固体微圆盘电极大得多这个问题，进一步证实了的Beattie等提出的稳态电流经验公式，为应用微米管进行液/液界面电化学的定量分析打下了基础。