Az ioncserélő membrán egy félig áteresztő membrán , amely bizonyos oldott ionokat szállít, miközben blokkol más ionokat vagy semleges molekulákat.
Így az ioncserélő membránok elektromosan vezetőképesek. Leggyakrabban sótalanításra és vegyi visszanyerésre használják, az ionokat egyik oldatból a másikba mozgatják.
Az ioncserélő membránok fontos példái a protoncserélő membránok , amelyek H + kationokat szállítanak , és az anioncserélő membránok, amelyeket egyes lúgos üzemanyagcellákban használnak OH-anionok szállítására [1] .
Az ioncserélő membrán jellemzően szerves vagy szervetlen polimerből készül , töltött (ionos) oldalcsoportokkal . (például - ioncserélő gyanták ). Az anioncserélő membránok rögzített kationos csoportokat tartalmaznak, amelyek túlnyomórészt mozgékony anionokat tartalmaznak. Mivel a részecskék többségét anionok teszik ki, a vezetés nagy része az anionszállításnak köszönhető. Ennek a fordítottja igaz a kationcserélő membránokra. Az úgynevezett heterogén ioncserélő membránok olcsók és vastagabbak, nagyobb ellenállásúak, és durva felületűek, amelyek szennyeződhetnek. A homogén membránok drágábbak, de vékonyabbak, kisebb ellenállással és sima felülettel, kevésbé szennyeződnek. Az egységes membránfelületek módosíthatók félig áteresztő membránok, egy- és kétértékű ionok létrehozására.
Az ioncserélő membránok szelektivitása a Donnan- egyensúlynak , nem pedig bizonyos töltött fajok fizikai blokkolásának vagy elektrosztatikus kizárásának. Az ellentétes töltésű ionok átvitelére irányuló szelektivitást szelektív permeabilitásnak nevezzük [2] .
Az ioncserélő membránokat hagyományosan elektrodialízisben vagy diffúziós dialízisben használták elektromos potenciál vagy koncentráció gradiens segítségével a kationos és anionos anyagok szelektív szállítására. Az elektrodialízis-sótalanítási eljárások során az anioncserélő és kationcserélő membránokat jellemzően felváltva helyezik el két elektróda ( anód és katód ) közé egy elektrodialízis akkumulátoron belül. A galvanikus potenciált az elektródákon generált feszültségként alkalmazzák.
Egy tipikus ipari elektrodializáló berendezés két kamrából áll: egy sómentesített áramlási kamrából (hígítókamrából) és egy koncentrátumkamrából. Az üzem működése során a sók a termékből a koncentrátumba kerülnek. Ennek eredményeként a hulladékáram koncentrálódik, és a termékáram sótalanodik [3] .
Az ioncserélő membránok alkalmazási példái: sótalanítás, nagy szennyezettségű ipari szennyvízkezelés, élelmiszer- és italgyártás stb.