雙極膜亦稱雙極性膜,是特種離子交換膜,它是由一張陽膜和一張陰膜復合制成的陰、陽復合膜。該膜的特點是在直流電場的作用下,陰、陽膜復合層間的H2O解離成H+和OH-并分別通過陰膜和陽膜,作為H+和OH-離子源。雙極膜按宏觀膜體結構分可分為均相雙極膜和異相雙極膜。
雙極膜是一種具有特殊功能的離子交換膜,它在電場作用下其中間層發生水解離,產生H+和OH-離子。而雙極膜電滲析技術就是將這種特殊功能復合到普通電滲析中,從而可以實現即時酸/堿的生產/再生,或者酸化和/或堿化。該技術可以廣泛應用于食品加工、化工合成和環境保護等領域,由于其技術*性、經濟競爭性和環境友好性,雙極膜電滲析技術被譽為一種可持續發展技術。將雙極膜電滲析技術應用于傳統有機酸或有機堿的生產/再生過程中,不僅可以實現有機酸鹽或有機堿鹽的轉化,而且產生的NaOH或HCl可以回用于生成過程中。
傳統的有機酸發酵生產下游處理工藝大多采用離子交換法。離子交換法是使有機酸鹽溶液通過酸型陽離子交換柱,其中金屬離子與陽離子交換樹脂上的氫交換,從而轉化成有機酸。
這種方法所用的離子交換柱體積龐大,離子交換樹脂需反復再生,操作復雜,還要消耗大量的酸堿和洗滌用水,并產生大量廢液。
若用雙極膜直接從發酵液生產有機酸,借助于雙極膜的H+將發酵液中的有機酸根轉化為有機酸,離解的OH-和發酵液中的陽離子結合形成堿,再回用于發酵。
這樣很大程度地減少廢物排放、環境污染,降低化工原料和能源消耗,具有顯著的工業應用價值和環境效益;且過程簡單,產品回收率和純度高,而由此導致的產品質量提高所帶來的經濟效益更為顯著。