電滲析電解電源

電滲析器具有工藝簡(jiǎn)單，除鹽率高，制水成本低、操作方便、不污染環(huán)境等主要優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于水的除鹽，具體應(yīng)用在如下場(chǎng)合：海水及苦咸水淡化，根據(jù)我單位的試驗(yàn)資料，可將含鹽量高達(dá)60克/升的苦咸水淡化成飲用水，解決沙漠地區(qū)的飲用水源。制取軟水，（水的電阻率為105歐姆一厘米），可供低壓鍋爐給水，不需要食鹽再生，還可節(jié)煤20%左右。

深度除鹽水及高純水的前級(jí)處理，采用電滲析一離子交換法，擴(kuò)大了原水適用范圍，廣泛應(yīng)用電力、電子、化工、制藥、科研化驗(yàn)等場(chǎng)合、降低制水成本50%以上。節(jié)省離子交換法再生用酸堿80%左右，延長(zhǎng)再生周期五倍以上。用于飲料食品工業(yè)的提純，使啤酒、汽水的質(zhì)量提高，為創(chuàng)優(yōu)質(zhì)名牌產(chǎn)品創(chuàng)造了條件。電滲析器還可用于化工分離，濃縮及工業(yè)廢水處理回收率。

1、可以同時(shí)對(duì)電解質(zhì)水溶液起淡化、濃縮、分離、提純作用;

2、可以用于蔗糖等非電解質(zhì)的提純，以除去其中的電解質(zhì);

3、在原理上，電滲析器是一個(gè)帶有隔膜的電解池，可以利用電極上的氧化還原效率高。

4、在電滲析過(guò)程中，也進(jìn)行以下次要過(guò)程：①同名離子的遷移，離子交換膜的選擇透過(guò)性往往不可能是百分之百的，因此總會(huì)有少量的相反離子透過(guò)交換膜;②離子的濃差擴(kuò)散，由于濃縮室和淡化室中的溶液中存在著濃度差，總會(huì)有少量的離子由濃縮室向淡化室擴(kuò)散遷移，從而降低了滲析效率;③水的滲透，盡管交換膜是不允許溶劑分子透過(guò)的，但是由于淡化室與濃縮室之間存在濃度差，就會(huì)使部分溶劑分子(水)向濃縮室滲透;④水的電滲析，由于離子的水合作用和形成雙電層，在直流電場(chǎng)作用下，水分子也可從淡化室向濃縮室遷移;⑤水的極化電離，有時(shí)由于工作條件不良，會(huì)強(qiáng)迫水電離為氫離子和氫氧根離子，它們可透過(guò)交換膜進(jìn)入濃縮室;⑥水的壓滲，由于濃縮室和淡化室之間存在流體壓力的差別，迫使水分子由壓力大的一側(cè)向壓力小的一側(cè)滲透。顯然，這些次要過(guò)程對(duì)電滲析是不利因素，但是它們都可以通過(guò)改變操作條件予以避免或控制。

滲析是指用膜把一容積隔成兩部分，膜的一側(cè)是溶液，另一側(cè)是純水，小分子溶質(zhì)透過(guò)膜向溶液側(cè)移動(dòng)的過(guò)程;或者膜的兩側(cè)是濃度不同的溶液時(shí)，溶質(zhì)從濃度高的一側(cè)透過(guò)膜擴(kuò)散到濃度低的一側(cè)的過(guò)程。但如果僅僅是純水透過(guò)膜向溶液側(cè)移動(dòng)，使溶液變淡或者僅僅是低濃度溶液中的溶劑透過(guò)膜進(jìn)入高濃度的溶液，而溶質(zhì)不透過(guò)膜，則此過(guò)程稱之為滲透。電滲析是指在直流電場(chǎng)的作用下，溶液中帶電離子選擇性地透過(guò)離子交換膜的過(guò)程，目前電滲析主要應(yīng)用于溶液中電解質(zhì)的分離。

以鹽水中NaCl的脫除來(lái)闡述電滲析過(guò)程原理。在正、負(fù)兩電極之間交替地平行放置陽(yáng)離子交換膜(簡(jiǎn)稱陽(yáng)膜，以符號(hào)C表示)和陰離子交換膜(簡(jiǎn)稱陰膜，以A表示)。陽(yáng)膜常含有帶負(fù)電荷的酸性活性基團(tuán)，能選擇性地使溶液中的陽(yáng)離子透過(guò)，而溶液中的陰離子則因受陽(yáng)膜上所帶負(fù)電荷基團(tuán)的同性相斥作用不能透過(guò)陽(yáng)膜。陰膜通常含有帶正電荷的堿性活性基團(tuán)，能選擇性地使陰離子透過(guò)，而溶液中的陽(yáng)離子則因陰膜上所帶正電荷基團(tuán)的同性相斥作用不能透過(guò)陰膜。陰、陽(yáng)離子交換膜之間用特別的隔板隔開，組成濃縮和脫鹽兩個(gè)系統(tǒng)。

電滲析器除鹽的基本原理，是利用離子交換膜的選擇透過(guò)性。陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，阻檔陰離子通過(guò)，陰離子交換膜只允許陰離子通過(guò)，在外加直流電場(chǎng)的作用下，水中離子作定向遷移，使一路水中大部份離子遷移到另一路離子水中去，從而達(dá)到含鹽水淡化的目的。

1、電流效率：電滲析析器運(yùn)行時(shí)實(shí)際除鹽量與理論除鹽量之比稱為電滲析器的電流效率。

2、電流密度與極化現(xiàn)象：電滲析器工作時(shí)，單位膜面積上通過(guò)的電流稱為電流密度。運(yùn)行時(shí)，當(dāng)電流密度達(dá)到一定值時(shí)，界面層離子的遷移速度遠(yuǎn)低于膜內(nèi)離子遷移速度，迫使膜界面處水分子發(fā)生電離，依靠氫離子和氫氧根離子來(lái)傳遞電流，這種膜界面現(xiàn)象稱為濃差極化，此時(shí)的電流密度稱為極限電流密度。極化包括濃差極化和電極極化。

極化發(fā)生后在陽(yáng)膜淡室的一側(cè)富集著過(guò)量的氫氧根離子，陽(yáng)膜濃室的一側(cè)富集著過(guò)量的氫離子;而在陰膜淡室的一側(cè)富集著過(guò)量的氫離子，陰膜濃室的一側(cè)富集著過(guò)量的氫氧根離子。由于濃室中離子濃度高，則在濃室陰膜的一側(cè)發(fā)生碳酸鈣等沉淀，從而增加膜電阻，加大電能消耗，減小膜的有效面積，降低出水水質(zhì)，影響正常運(yùn)行。2100433B

利用電滲析原理進(jìn)行脫鹽或處理廢水的裝置，稱為電滲析器。

(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)總稱為膜堆。隔板常用l～2mm的硬聚氯乙烯板制成，板上開有配水孔、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。可采用壓板和螺栓拉緊，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)，依此類推。電滲析器內(nèi)，進(jìn)水和出水方向一致的膜堆部分稱為“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。