双极膜电渗析设备(BMED)是一种新型的膜分离设备,是在传统电渗析(ED)中引入可解离水产生H+和OH-离子的双极膜构成的。该技术在直流电场作用下能够将水溶液中的盐直接转化为相应的酸和碱,过程不需要引入新物质且没有副产物的产生。相对于传统酸、碱生产工艺,双极膜电渗析设备具有*节能、环境友好、操作简单等突出优势。季铵碱(R4NOH)是一类有机强碱,一般通过处理卤代季铵盐(R4NX)的水溶液获得。因此,结合两者特性,作者考虑采用双极膜电渗析设备处理季铵盐的水溶液以获得相应的季铵碱。 本文首先对一种烷基化季铵碱—四丙基氢氧化铵(TPAOH)的双极膜电渗析制备过程进行了研究。试验从膜堆构型,电流密度,阳离子交换膜C类型,进料浓度等操作参数方面考查了双极膜电渗析膜堆的性能表现,并在此基础上进行了连续性中试化规模试验,结果表明：在200A·m-2电流密度下,采用装配阳离子交换膜Cd的四隔室双极膜电渗析膜堆处理0.4M的四丙基溴化铵(TPABr)水溶液可得到高浓度的TPAOH水溶液。此外,TPABr转化率*高可达98.22%,过程能耗2.867kWh·kg-1,平均电流效率在76%上下小幅度波动,产物碱TPAOH溶液中Br含量*低可达219.12ppm。 由此可知,四隔室双极膜电渗析设备制备高纯度TPAOH是经济可行的。因此,本文对另外3种季铵碱—四甲基氢氧化铵(TMAOH),甲基三乙基氢氧化铵(MTAOH)以及苄基三甲基氢氧化铵(BTAOH)的双极膜电渗析制备过程的可行性进行了考查,并与TPAOH的生产过程进行了比较。试验以电流密度、季铵盐溶液的浓度、进料速度等作为考查参数,从4种季铵根离子的物理性质如摩尔质量,摩尔体积,范德华体积以及它们在水溶液中的扩散系数、电泳速度等对它们各自的双极膜电渗析过程进行了分析研究。试验结果表明：3种季铵碱溶液液中的杂质离子X-的含量均低于500ppm,则说明双极膜电渗析设备同样适用于这3种季铵碱的制备。此外,对BMED过程的其他指标分析时发现,季铵根离子结构的复杂程度越高,相应季铵碱制备过程的能耗越高,平均电流效率越低。