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电渗析

发布时间：2009/6/18 阅读次数：727 字体大小: 【小】【中】【大】

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电渗析

一种以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作。电渗析是电解质离子在两股液流间的传递，其中一股液流失去电解质，成为淡化液；另一股液流接受电解质，成为浓缩液。海水经过电渗析，所得到的淡化液是脱盐水，浓缩液是卤水。
　　电渗析的功能主要取决于离子交换膜。后者以高分子材料为基体，接上可电离的活性基团。阴离子交换膜简称阴膜，它的活性基团是铵基，电离后的固定离子基团带正电荷。阳离子交换膜简称阳膜，它的活性基团通常是磺酸基，电离后的固定离子基团带负电荷。离子交换膜具有选择透过性是由于膜上的固定离子基团吸引膜外溶液中异种电荷离子，使它能在电位差或同时在浓度差的推动下透过膜体，同时排斥同种电荷的离子，拦阻它进入膜内。阳离子易于透过阳膜，阴离子易于透过阴膜。用于电渗析的离子交换膜要求膜的电阻低、选择性高、机械强度和化学稳定性好。离子交换膜也可在水溶液电解时用作电极隔膜，如电解食盐时使用阳离子交换膜（见离子膜电解法），可直接制得高浓度的氢氧化钠溶液。
　　电渗析器　进行电渗析操作的设备，由离子交换膜、隔板和电极组成。片状的阴膜和阳膜交替排列，隔板放置其间，构成一系列相间的淡化室和浓缩室。隔板的厚度仅1～2mm，内有隔网，起保持膜间距和扰动液流的作用。膜组的两端设电极室，室中置电极，并有电极水在电极旁流过。制造电极的材料有不锈钢、石墨、涂钌的钛等。
　　分离原理　以氯化钠水溶液为例（见图）：在直流电场内，钠离子向阴极迁移，淡化室中的钠离子透过阳膜进入浓缩室。但浓缩室中的钠离子受阻于阴膜而留下。同时，氯离子向阳极迁移，淡化室中的氯离子透过阴膜进入浓缩室，但浓缩室中的氯离子受阻于阳膜而留下。因此，可从淡化室和浓缩室分别得到脱盐水和卤水。
　　电渗析具有脱除和浓集离子物质的双重功能：前者用于海水、苦咸水淡化(见卤水)，天然水纯化，工业废水的净化处理以及有机物水溶液的脱盐等；后者用于从海水制卤水，从电镀废水回收电解液等。

一、工作原理

电渗析器除盐的基本原理，是利用离子交换膜的选择透过性。阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻档阴离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，在外加直流电场的作用下，水中离子作定向迁移，使一路水中大部份离子迁移到另一路离子水中去，从而达到含盐水淡化的目的。

二、应用范围

电渗析器具有工艺简单，除盐率高，制水成本低、操作方便、不污染环境等主要优点，广泛应用于水的除盐，具体应用在如下场合：海水及苦咸水淡化，根据我单位的试验资料，可将含盐量高达60克/升的苦咸水淡化成饮用水，解决沙漠地区的饮用水源。制取软水，（水的电阻率为105欧姆一厘米），可供低压锅炉给水，不需要食盐再生，还可节煤20%左右。

深度除盐水及高纯水的前级处理，采用电渗析一离子交换法，扩大了原水适用范围，广泛应用电力、电子、化工、制药、科研化验等场合、降低制水成本50%以上。节省离子交换法再生用酸碱80%左右，延长再生周期五倍以上。用于饮料食品工业的提纯，使啤酒、汽水的质量提高，为创优质名牌产品创造了条件。电渗析器还可用于化工分离，浓缩及工业废水处理回收率。

三、构造及组装方式

1.构造：电渗析器由膜堆、极区和压紧装置三部分构成。

（1）膜块：是由相当数量的膜对组装而成的。

膜对：是由一张阳离子交换膜，一张隔板甲（或乙）；一张阴膜，一张隔板乙（或甲）组成。

离子交换膜：是电渗析器的关键部件，本厂采用上海化工厂产的异相膜。

隔板：分浓、淡水隔板，交替放在阴阳膜之间，使阴膜和阳膜之间保持一定的间隔，沿着隔板平面通过水流，垂直隔板平面通过电流。隔板厚离0.9毫米。

（2）极区包括电极、极框和导水板。

电极：为连接电源所用，本厂电极采用钛涂钌。

极框：放置在电极和膜之间，以防膜帖到电极上去，起支撑作用。

（3）压紧装置：是用来压紧电渗析器，使膜堆、电极等部件形成一个整体，不致漏水。

2、组装方式：电渗析器的组装是用“级”和“段”来表示，一对电极之间的膜堆称为“一级”。水流同向的每一个膜称为“一段”。增加段数就等于增加脱盐流程，也就是提高脱盐效率，增加膜对数，可提高水处理量。

电渗析器的组装方式可根据淡水产量和出水水质的不同要求而调整，一般有以下几种组装形式：一级一段；一级多段；多段一段；多级多段。

四、辅助设备

电渗析器除本体以外尚须配备整流器、过滤器、酸洗设施，水泵仪表等辅助设备。为方便
用户，本厂可提供全套辅助设备和仪表，现将与电渗析器配套的辅助设备列于。

说明：

（1）适用于原水含盐量≤800毫克/升，如原水含盐量>800毫克/升时，则需根据含盐量调整流器的型号。

（2）电渗析器除盐率计算采用DDS-11A型电导仪，配套供给。

（3）当采用浓水循环系统时，需配置浓水箱及水泵，浓水箱可用塑料水箱，其容积约相当于淡水量的40%。

五、注意事项

（1）、水的预处理是保证电渗析器正常运行的因素之一，因此水进入电渗析器前必须进行必要的预处理，保证进入电渗析器的原水水质符合以下指标。

a：浊度：≯3mg/1; b:含铁总量：<0.3mg/1;

c:含锰总量：<0.1mg/1; d:色度<15度；

e:耗氧量：<3mg/1(KMno4) f:水温：5-40℃

g:污染指数：<7

（2）注意起动时，必须先通水，后通电，停止时先断电，后断水，严禁停水不停电。

（3）淡水流量与浓、极水流量的比例要调节适当，为防止浓水渗漏，浓水、极水的压力可适当减小，一般小0.2×9.8×104Pa。

（4）视水质情况，电渗析器工作2-8小时后要调换一次电极。

（5）膜堆上禁止放金属物件，以防产生短路。

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