雙極膜是由陽膜層和陰膜層復合而成，有些在兩個荷電層之間，還有催化層。當陰膜層朝著陽極，陽膜層朝著陰極，在電場中施加電壓時，中間層的電解質離子就會向主體溶液遷移，當所有的電解質離子遷移耗盡后，電流就必須由H+和OH-來負載完成，并通過中間過渡區的水解離得到補充，而消耗的水通過周圍溶液中的水向中間層擴散而得到補充。
雙極膜電滲析法有三種基本的結構模式：兩種二室式和三室式。
1、二室式電滲析有兩種，兩張雙極膜間用陽膜分隔成鹽室和堿室。有機酸鹽MX的溶液進入左邊鹽室，在直流電場作用下，雙極膜陽膜側析出的H+直入鹽室，與有機酸陰離子X-結合成有機酸分子；M+則在電場作用下通過陽膜進入右邊堿室，與雙極膜產生的OH-形成堿。這種電滲析法可由有機酸鹽制得一種純堿和酸與鹽混合液。
另一種可稱為產酸的二室式。
兩張雙極膜間用陰膜分隔成酸室與鹽室。有機酸鹽MX進入右邊鹽室，在直流電場作用下，陰離子X-通過陰膜進入左邊酸室，形成酸HX；而在鹽室中的M+與雙極膜產生的OH-形成堿。這種電滲析法可由有機酸鹽制得一種純酸和鹽與堿的混合物。
2、在三室式中，一個單元由雙極膜、陰膜和陽膜分隔組成酸室、鹽室和堿室。有機酸鹽MX進入中間的鹽室后，在電場作用下，其陽離子M+通過陽膜進入堿室，與雙極膜分離出來的OH-形成堿MOH；而陰離子X-則通過陰膜進入酸室，與雙極膜分離出來的H+形成有機酸HX。
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