En ionbyttermembran er en semipermeabel membran , der transporterer visse opløste ioner, mens den blokerer andre ioner eller neutrale molekyler.
Således er ionbyttermembraner elektrisk ledende. De bruges oftest til afsaltning og kemisk genvinding og flytter ioner fra en opløsning til en anden.
Vigtige eksempler på ionbyttermembraner er protonbyttermembraner , som transporterer H + -kationer , og anionbyttermembraner, der bruges i nogle alkaliske brændselsceller til at transportere OH-anioner [1] .
En ionbyttermembran er typisk lavet af en organisk eller uorganisk polymer med ladede (ioniske) sidegrupper . (for eksempel - ionbytterharpikser ). Anionbyttermembraner indeholder faste kationiske grupper med overvejende mobile anioner. Da anioner udgør størstedelen af partiklerne, skyldes det meste af ledningen aniontransport. Det omvendte er tilfældet for kationbyttermembraner. De såkaldte heterogene ionbyttermembraner er billige og tykkere, højere modstandsdygtighed og har en ru overflade, der kan blive forurenet. Homogene membraner er dyrere, men tyndere med mindre modstand og en glat overflade, mindre tilsmudsning. Ensartede membranoverflader kan modificeres til at skabe semipermeable membraner, monovalente og divalente ioner.
Selektiviteten af en ionbyttermembran skyldes Donnan- ligevægt snarere end fysisk blokering eller elektrostatisk udelukkelse af visse ladede arter. Selektivitet til overførsel af ioner af modsatte ladninger kaldes selektiv permeabilitet [2] .
Ionbyttermembraner er traditionelt blevet brugt i elektrodialyse eller diffusionsdialyse ved hjælp af henholdsvis et elektrisk potentiale eller en koncentrationsgradient til selektivt at transportere kationiske og anioniske arter. Når de anvendes i elektrodialyse-afsaltningsprocesser, placeres anionbytter- og kationbyttermembraner typisk skiftevis mellem to elektroder ( anode og katode ) i et elektrodialysebatteri. Det galvaniske potentiale påføres som en spænding genereret over elektroderne.
Et typisk industrielt elektrodialyseanlæg består af to kamre: et afsaltet strømningskammer (fortyndingskammer) og et koncentratkammer. Under drift af anlægget overføres saltene fra produktet til koncentratet. Som et resultat heraf koncentreres affaldsstrømmen, og produktstrømmen afsaltes [3] .
Anvendelseseksempler på ionbyttermembraner: afsaltning, industriel spildevandsrensning med høj forurening, mad- og drikkevareproduktion og andre.