环境污染也成为了人类目前最大的问题，在许多化工企业中，所排放的废水中会含有较多的盐，传统工艺过程对这些废水的处理（萃取、中和、吸附和生化等）存在缺陷，工艺过程费用高，但是这种处理方法的成本费用很高，但是引用双极膜电渗析技术，这种处理废水的工艺技术不但能够节省费用且工艺过程也更简单。双极膜电渗析技术可以从极稀醋酸废水中提取出醋酸，与传统的电渗析技术相比，回收的浓缩液可以达到36%以上，而传统的浓缩到20%，超过20%以后，醋酸的浓度降低到0.1%时候，电压就会急剧上升。

1. 引言

双极膜技术起源于50年代，但是那时候双极膜技术不成熟，发展缓慢，膜性能非常差，经过60多年的发展研究，双极膜技术得到了快速发展，随着对双极膜水解机理认识逐渐加深，双极膜的制备也从简单的层压型、单片型转变到界面层复杂结构，双极膜的跨膜电压得到很大的降低，80年代中期，通过美国科研人员的努力，双极膜的中间层得到非常有效的改进，随后国内外双极膜研究工作者继续对双极膜中间层进行改进，提出了多种中间层催化水解物质（PEG、PVA等），使得双极膜的性能得到优化，电阻也大幅度降低，膜性能、机械强度、能耗方面有了较大的改进，技术应用也从化工污染治理、资源回收、食品工程、能源、环境、生命科学扩展到多个领域，为许多领域的技术难题带来了新的工具。目前，国外对双极膜的研究较为深入，双极膜技术在美国、日本应用已经非常广泛，且开始商品化，国内目前还处于研究时期，许多问题需要解决和突破。

2. 膜材料、实验试剂与仪器

2.1 膜材料

本实验采用的阴离子交换膜在江千秋环保水处理有限公司购置，其材料参数见表1.

2.2 实验试剂

本实验所用试剂见表2。

2.3 实验仪器

本实验所用仪器见表3。

3.实验过程

3.1 双极膜的制备

PAAS/GO/AM-1双极膜是以商业化的阴离子交换膜AM-1作为双极膜的基膜层，并在其表面喷涂氧化石墨烯，形成中间层，然后再喷涂戊二醛和聚丙烯酸钠交替喷涂形成阳离子交换层。制备双极膜的流程如图2-2所示，实验步骤如下所示：
（1）将买来的阴离子交换膜AM-1膜剪成10×10cm²的方块，放在1mol·L^-1NaCL溶液中24小时；
（2）取出浸泡的阴离子交换膜，然后将其移到1mol·L^-1 NaOH的溶液中放置6 h，过后再用用蒸馏水洗净，然后再将上述膜放到1mol·L^-1 HCl浸泡6 h，使用去离子水清洗膜表面，而后将清洗后的膜放置到40℃的恒温烘箱中烘干；
（3）将阴离子交换膜（AM-1）固定放置到载膜器上，开始调节载膜器的电机到恒定转速；
（4）调节压力至 0.40MPa 下，将配置好的氧化石墨烯溶液喷涂到阴离子交换膜上，喷涂一定的次数形成界面层，再交替喷涂戊二醛（GA）和聚丙烯酸钠（PAAS），通过喷涂戊二醛和聚丙烯酸钠一定的次数形成阳离子交换膜；
喷涂结束以后，将双极膜取下，放置到干净的恒温烘箱内，干燥一段时间后即可得到PAAS/GO/AM-1双极膜。

3.2 双极膜的性能表征

双极膜I-V主要用来表征膜电流-电压的基本特性，可以通过I-V曲线反映出双极膜的能耗大小、水解离速率、水解离电压和极限电流密度等。本论文中I-V测试装置如图2-3所示，通过使用Nafion膜使阴、阳极室与双极膜分开，这样有效的阻挡了电极产物与PAAS/GO/AM-1双极膜之间的接触。双极膜放置在测量池中，通过调节水泵，控制盐溶液在在测量池中恒速循环，测量体系所用的溶液均为0.5mol·L^-1Na₂SO₄溶液。双极膜的电压通过使用两Ag/AgCl电极和万能表测量得出。