双极膜是由阳膜层和阴膜层复合而成，有些在两个荷电层之间，还有催化层。当阴膜层朝着阳极，阳膜层朝着阴极，在电场中施加电压时，中间层的电解质离子就会向主体溶液迁移，当所有的电解质离子迁移耗尽后，电流就必须由H+和OH-来负载完成，并通过中间过渡区的水解离得到补充，而消耗的水通过周围溶液中的水向中间层扩散而得到补充。
双极膜电渗析法有三种基本的结构模式：两种二室式和三室式。
1、二室式电渗析有两种，两张双极膜间用阳膜分隔成盐室和碱室。有机酸盐MX的溶液进入左边盐室，在直流电场作用下，双极膜阳膜侧析出的H+直入盐室，与有机酸阴离子X-结合成有机酸分子；M+则在电场作用下通过阳膜进入右边碱室，与双极膜产生的OH-形成碱。这种电渗析法可由有机酸盐制得一种纯碱和酸与盐混合液。
另一种可称为产酸的二室式。
两张双极膜间用阴膜分隔成酸室与盐室。有机酸盐MX进入右边盐室，在直流电场作用下，阴离子X-通过阴膜进入左边酸室，形成酸HX；而在盐室中的M+与双极膜产生的OH-形成碱。这种电渗析法可由有机酸盐制得一种纯酸和盐与碱的混合物。
2、在三室式中，一个单元由双极膜、阴膜和阳膜分隔组成酸室、盐室和碱室。有机酸盐MX进入中间的盐室后，在电场作用下，其阳离子M+通过阳膜进入碱室，与双极膜分离出来的OH-形成碱MOH；而阴离子X-则通过阴膜进入酸室，与双极膜分离出来的H+形成有机酸HX。
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