電滲

電滲過(guò)程的仿真涉及描述流體運(yùn)動(dòng)的流動(dòng)方程（Navier-Stokes方程），描述電勢(shì)與電荷（電子或帶電粒子）的方程（如Poisson-Boltzmann方程），及描述離子/帶電粒子運(yùn)動(dòng)的輸運(yùn)方程。

例如一個(gè)應(yīng)用COMSOL Multiphysics模擬的電滲流微混合器，

幾何模型如圖，

>>兩股流體從左端進(jìn)入，層流入口

>>施加交變電場(chǎng)，按正弦曲線(xiàn)變化，V0和頻率相同，電極極性交替變化

仿真結(jié)果：

交變電場(chǎng)為最大幅值時(shí)流線(xiàn)分布和濃度分布

單位場(chǎng)強(qiáng)下的液體移動(dòng)速度稱(chēng)為電滲速度。液體的電滲速度與固液兩相間的ξ電勢(shì)成簡(jiǎn)單的正比關(guān)系，所以可以利用電滲來(lái)測(cè)量ξ電勢(shì)，但此法只限于能形成毛細(xì)管或多孔介質(zhì)的材料。電滲技術(shù)在工業(yè)中常用于， 增強(qiáng)微流道內(nèi)的流體混合， 驅(qū)除產(chǎn)品中的水分，制備多孔介質(zhì)材料， 控制生物芯片中的液體薄膜移動(dòng)等實(shí)際應(yīng)用。

電滲力是一種利用電能對(duì)地基進(jìn)行加固的地基處理方法，電滲力的歷史可以追溯至 1809 俄國(guó)學(xué)者 Reuss 的研究工作，后來(lái)各國(guó)學(xué)者在其加固機(jī)理與應(yīng)用方面開(kāi)展了大量的研究工作。電滲力具有加固速度快，對(duì)細(xì)顆粒、低滲透性土有良好的加固效果等優(yōu)點(diǎn)。由于電滲力需要消耗大量的電能，因此，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，對(duì)電滲力的研究是以室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究為主，而現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用卻不多見(jiàn)。隨著我國(guó)港口建設(shè)的飛速發(fā)展，利用港池和航道疏浚土吹填造陸工程如雨后春筍般地不斷涌現(xiàn)。疏浚土往往具有細(xì)顆粒、高塑性、低滲透等特性，采用常規(guī)排水固結(jié)法加固這種地基時(shí)，初期效果比較顯著，但后期加固效果明顯下降，表現(xiàn)為后期沉降緩慢，加固后的強(qiáng)度值較小，加固效果并非十分理想。電滲加固效果對(duì)土顆粒大小并不敏感，而且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，電滲力很可能成為此類(lèi)土的一種高效且造價(jià)可以承受的地基加固方法。

利用電滲析原理進(jìn)行脫鹽或處理廢水的裝置，稱(chēng)為電滲析器。

(1)電滲析器的構(gòu)造它由膜堆、極區(qū)和壓緊裝置三大部分構(gòu)成。

1)膜堆：其結(jié)構(gòu)單元包括陽(yáng)膜、隔板、陰膜，一個(gè)結(jié)構(gòu)單元也叫一個(gè)膜對(duì)。一臺(tái)電滲析器由許多膜對(duì)組成，這些膜對(duì)總稱(chēng)為膜堆。隔板常用l～2mm的硬聚氯乙烯板制成，板上開(kāi)有配水孔、布水槽、流水道、集水槽和集水孔。隔板的作用是使兩層膜間形成水室，構(gòu)成流水通道，并起配水和集水的作用。

2)極區(qū)：極區(qū)的主要作用是給電滲析器供給直流電，將原水導(dǎo)入膜堆的配水孔，將淡水和濃水排出電滲析器，并通入和排出極水。極區(qū)由托板、電極、極框和彈性墊板組成。電極托板的作用是加固極板和安裝進(jìn)出水接管，常用厚的硬聚氯乙烯板制成。電極的作用是接通內(nèi)外電路，在電滲析器內(nèi)造成均勻的直流電場(chǎng)。陽(yáng)極常用石墨、鉛、鐵絲涂釘?shù)炔牧?；陰極可用不銹鋼等材料制成。極框用來(lái)在極板和膜堆之間保持一定的距離，構(gòu)成極室，也是極水的通道。極框常用厚5～7mm的粗網(wǎng)多水道式塑料板制成。墊板起防止漏水和調(diào)整厚度不均的作用，常用橡膠或軟聚氯乙烯板制成。

3)壓緊裝置：其作用是把極區(qū)和膜堆組成不漏水的電滲析器整體?？刹捎脡喊搴吐菟ɡo，也可采用液壓壓緊。(2)　電滲析器的組裝 電滲析器的基本組裝形式如圖17-4所示。在實(shí)踐電通常用“級(jí)”、“段”和“系列”等術(shù)語(yǔ)來(lái)區(qū)別各種組裝形式。電滲析器內(nèi)電極對(duì)的數(shù)目稱(chēng)為“級(jí)”，凡是設(shè)置一對(duì)電極的叫做一級(jí)，兩對(duì)電極的叫二級(jí)，依此類(lèi)推。電滲析器內(nèi)，進(jìn)水和出水方向一致的膜堆部分稱(chēng)為“一段”，凡是水流方向每改變一次， "段"的數(shù)目就增加l。

電滲析是膜分離技術(shù)的一種，它是在外加直流電場(chǎng)作用下，以電位差為推動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過(guò)性(即陽(yáng)膜只允許陽(yáng)離子透過(guò)，陰膜只允許陰離子透過(guò))，使水中陰、陽(yáng)離子作定向遷移，從而達(dá)到離子從水中分離的一種物理化學(xué)過(guò)程。用電滲析法能夠把電解質(zhì)從溶液中分離出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)溶液的淡化、濃縮、精制或純化的目的。

電滲析技術(shù)主要包括:倒極電滲析(EDR)、液膜電滲析(EDLM)、填充床電滲析(EDI)、雙極性膜電滲析(EDMB)、無(wú)極水電滲析和高溫電滲析等。

電滲析技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:能量消耗低;藥劑耗量少，環(huán)境污染小;對(duì)原水含鹽量變化適應(yīng)性強(qiáng);操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化;設(shè)備緊湊耐用，預(yù)處理簡(jiǎn)單;水的利用率高。電滲析也有它自身的缺點(diǎn):在運(yùn)行過(guò)程中易發(fā)生濃差化極而產(chǎn)生結(jié)垢;與反滲透相比，脫鹽率較低。

毛細(xì)電滲析以集成電 路為基礎(chǔ)的毛細(xì)電滲析，通過(guò)添加少量溶解聚合物，可明顯提高肽縮氨酸和氨基 酸的溶解與分離。毛細(xì)電滲析已成為一種應(yīng)用廣泛的分離大范圍多種類(lèi)無(wú)機(jī)或有 機(jī)化合物的方法。因?yàn)樗母叻蛛x效率，它可以與傳統(tǒng)的色譜分離方法相媲美。