雙極膜的工作原理是在直流電場作用下，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。雙極膜通常由陽離子交換層、界面催化層和陰離子交換層復合而成。當在電場作用下，溶液中的水和鹽類解離，離子選擇性地通過膜層。具體來說，擴散到中間界面層的水被快速解離，得到氫離子和氫氧根離子。這些離子在電場作用下遷移到雙極膜的兩側。當雙極膜與其他陰陽離子交換膜結合使用時，可以形成不同的隔室構型，從而實現特定的分離和反應過程。例如，雙極膜可以與陽離子交換膜形成堿室，與陰離子交換膜形成酸室。在適當的條件下，這些室可以用于制備酸堿或其他有用的化學品。
雙極膜電滲析是指，通過向由雙極膜與陰離子交換膜、陽離子交換膜組合而成的三室雙極膜電滲析槽中供給無機鹽(例如Na2SO4)，陰離子(SO42-)透過陰離子交換膜，與雙極膜自身分解出的H離子(H+)結合生成酸(H2SO4)。而陽離子(Na+)則透過陽離子交換膜，與雙極膜自身分解的OH離子(OH-)結合生成堿(NaOH)進行中和的逆反應)的一種技術。
雙極膜可將無機鹽制成酸堿的技術使雙極膜成為廢鹽資源化的新選擇，實現鹽的循環利用。即礦井水經過預處理后用均相膜電滲析進行濃縮。其濃水再進雙極膜制備酸堿(酸堿濃度可達2N)，所得酸堿回用至前預處理工藝或出售。
雙極膜是在直流電場作用下，溶液中的帶電離子選擇性地通過離子交換膜的過程，主要用于溶液中電解質的分離。在淡化室中通入含鹽水，接上電源，溶液中帶正電荷的陽離子，在電場的作用下，向陰極方向移動到陽膜，受到膜上帶負電荷的基團的異性相吸引的作用而穿過膜，進入右側的濃縮室。帶負電荷的陰離子，向陽極方向移動到陰膜，受到膜上帶正電荷的基團的異性相吸引的作用而穿過膜，進入左側的濃縮室。淡化室鹽水中的氯化鈉被不斷除去，得到淡水，氯化鈉在濃縮室中濃集。
使用雙極膜技術制備酸堿具有明顯的優勢，能耗低，裝置體積小，可節約投資，整個過程無氧化和還原反應發生，無副反應產物，沒有污染。
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