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1、電滲析、反滲析、超濾以及滲析統(tǒng)稱為膜分離法。膜分離系指在某種推動(dòng)力作用用下，利用特定膜的透過(guò)性能，達(dá)到分離水中離子或分子以及某些微粒的目的。膜分離的推動(dòng)力可以是膜兩側(cè)的壓力差、電位差或濃度差。這種分離方法可在室溫、無(wú)相變條件下進(jìn)行，具有廣泛的適用性。 方法推動(dòng)力分離對(duì)象滲析濃度差離子、小分子電滲析電位差離子超濾壓力差大分子、微粒反滲透壓力差離子、小分子滲透：膜使溶劑（水）透過(guò)的現(xiàn)象稱為滲透。滲析：膜使溶質(zhì)透過(guò)的現(xiàn)象稱為滲析。各種膜分離方法第1頁(yè)/共21頁(yè)1.離子交換膜及其作用機(jī)理2.電滲析原理機(jī)過(guò)程3.電滲析器的構(gòu)造與組裝4.電流效率與極限電流密度5.極化與沉淀6.電滲析器工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算7.電
2、滲析技術(shù)的發(fā)展第2頁(yè)/共21頁(yè)1.離子交換膜及其作用機(jī)理離子交換膜是電滲析器的重要組成部分，按其選擇透過(guò)性能，主要分為陽(yáng)模和陰模，按其模體結(jié)構(gòu)，可分為異相膜、均相膜、半均相膜3種。異相膜的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度好、價(jià)格低，缺點(diǎn)是膜電阻大、耐熱差、透水性大。均相膜則相反。（1）選擇透過(guò)率：離子交換膜的選擇透過(guò)性實(shí)際上并不是那么理想的，因?yàn)榭偸怯猩倭康耐?hào)離子（即與膜上的固定活性基電荷符號(hào)相同的離子）同時(shí)透過(guò)。（2）膜電阻：膜電阻與電滲析所需要的電壓有密切的關(guān)系。電阻越小，所需電壓越低。第3頁(yè)/共21頁(yè)2.電滲析原理及過(guò)程 在外加直流電場(chǎng)作用下，利用離子交換膜的透過(guò)性(即陽(yáng)膜 只允許陽(yáng)離子透過(guò)，陰膜只允許
3、陰離子透過(guò))，使水中的陰、陽(yáng)離子作定向遷移，從而達(dá)到水中的離子與水分離的一種物理化學(xué) 過(guò)程。 原理是：在陰極與陽(yáng)極之間，放置著若干交替排列的陽(yáng)膜 與陰膜，讓水通過(guò)兩膜及兩膜與兩極之間所形成的隔室，在兩端電極接通直通電源后，水中陰、陽(yáng)離子分別向陽(yáng)極、陰極方向遷移，由于陽(yáng)膜、陰膜的選擇透過(guò)性，就形成了交替排列的離子濃度減少的淡室和離子濃度增加的濃室。與此同時(shí)，在兩電極上也發(fā)生著氧化還原反應(yīng)，即電極反應(yīng)，其結(jié)果是使陰極室因溶液呈 堿性而結(jié)垢，陽(yáng)極室因溶液呈酸性而腐蝕。因此，在電滲析過(guò)程中，電能的消耗主要用來(lái)克服電流通過(guò)溶液、膜時(shí)所受到的阻力及電極反應(yīng)。第4頁(yè)/共21頁(yè) 電滲析法脫鹽的基本原理，可由圖
4、來(lái)說(shuō)明。它是把陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換 膜交 替排列于正負(fù)兩個(gè)電極之間，井用特制的隔板將其隔開(kāi)，組成脫鹽(淡化)和濃 縮兩個(gè)系統(tǒng)。當(dāng)向隔室通入鹽水后，在直流電場(chǎng)作用下，陽(yáng)離子向陰極遷移，陰離子 向陽(yáng)極遷移，但由于離子交換膜的選擇透過(guò)性，而使淡室中的鹽水淡化，濃室中鹽水 被濃縮，實(shí)現(xiàn)脫鹽目的。電滲析器通電后，在兩個(gè)電極上會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，以NaCl 溶液為例，其反應(yīng)為： 在陽(yáng)極上： 2Cl- 一2e Cl2 H2O H+ + OH- 4OH- 4e O2+ 2H2O 產(chǎn)生的氯氣又有一部分溶于水中： Cl2 + H2O HCl + HClO HClO HCl + O 由此可見(jiàn)，陽(yáng)極反應(yīng)有氧氣和氯氣
5、產(chǎn)生，氯氣溶于水又產(chǎn)生HCl及初生 態(tài)氧 O，陽(yáng)極呈酸性反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)注意陽(yáng)極的氧化和腐蝕問(wèn)題。在陰極上： H2O H+OH- 2H+2e H2 Na+ + OH- NaOH第5頁(yè)/共21頁(yè)在陰極室由于H+離子的減少，放出氫氣，極水呈堿性反應(yīng)，當(dāng)極水中臺(tái)有Ca2+、Mg2+和HCO32-等離子時(shí)，會(huì)生成CaCO3和Mg(OH)2等沉淀物，在陰極上形成結(jié)垢。在極室中應(yīng)注意及時(shí)排除電極反應(yīng)產(chǎn)物，以保證電滲析過(guò)程的正常安全運(yùn)行。考慮到陰膜容易損壞，并為防止Cl-離子透過(guò)陰膜進(jìn)入陽(yáng)極室，所以在陽(yáng)極附近一般不用陰膜，而改用陽(yáng)膜或惰性多孔保護(hù)膜。第6頁(yè)/共21頁(yè)3.電滲析器的構(gòu)造與組裝 電滲析器由膜堆、極區(qū)和
6、壓緊裝置三部分構(gòu)成。 膜塊：是由相當(dāng)數(shù)量膜對(duì)組裝而成。 膜對(duì)：是由一張陽(yáng)離子交換膜，一張隔板甲（或乙）；一張陰膜，一張隔板乙（或甲）組成。 離子交換膜： 是電滲析器關(guān)鍵部件，其性能影響電滲析器的離子遷移效率、能耗、抗污染能力和使用期限等。其中膜的分類：按膜結(jié)構(gòu)分為：異相膜、均相膜和半均相膜；按膜上活性基團(tuán)不同分為：陽(yáng)膜、陰膜和特種膜；按膜材料不同分為：有機(jī)膜和無(wú)機(jī)膜。 隔板：分濃、淡水隔板，交替放陰陽(yáng)膜之間，使陰膜和陽(yáng)膜之間保持一定間隔，隔板平面水流，垂直隔板平面電流。隔板厚離0.9毫米。 極區(qū)：包括電極、極框和導(dǎo)水板。 電極：為連接電源所用 極框：放置電極和膜之間，膜帖到電極上去，起支撐作用
7、。 壓緊裝置：是用來(lái)壓緊電滲析器，使膜堆、電極等部件形成一個(gè)整體，不致漏水。第7頁(yè)/共21頁(yè)組裝方式 電滲析器組裝是用“級(jí)”和“段”來(lái)表示，一對(duì)電極之間膜堆稱為“一級(jí)”。水流同向每一個(gè)膜稱為“一段”。增加段數(shù)就等于增加脫鹽流程，也就是提高脫鹽效率，增加膜對(duì)數(shù)，可提高水處理量。 電滲析器組裝方式可淡水產(chǎn)量和出水水質(zhì)不同要求而調(diào)整，一般有以下幾種組裝形式：一級(jí)一段；一級(jí)多段；多段一段；多級(jí)多段。第8頁(yè)/共21頁(yè)4.電流效率與極限電流密度極限電流密度critical elcclrc current density：是指在離子交換膜專業(yè)領(lǐng)域中是指在離子膜電滲析過(guò)程中即將發(fā)生膜極化的電流密度界限。在此極
8、限之下，可以緩和或避免極化而引起的沉淀結(jié)構(gòu)問(wèn)題。一般電滲析過(guò)程應(yīng)在極限電流密度以下范圍內(nèi)進(jìn)行。電流效率：是指電解時(shí)，在電極上實(shí)際沉積或溶解的物質(zhì)的量與按理論計(jì)算出的析出或溶解量之比，通常用符號(hào)表示： =mm100%=m(Itk)100%為電流效率；m為實(shí)際產(chǎn)物質(zhì)量；m為按法拉第定律獲得的產(chǎn)物質(zhì)量；I為電流強(qiáng)度（A)，t為通電時(shí)間(h)，k為電化當(dāng)量(g/(Ah)第9頁(yè)/共21頁(yè)第10頁(yè)/共21頁(yè) 5.極化與沉淀第11頁(yè)/共21頁(yè)第12頁(yè)/共21頁(yè)第13頁(yè)/共21頁(yè)第14頁(yè)/共21頁(yè)第15頁(yè)/共21頁(yè)第16頁(yè)/共21頁(yè)第17頁(yè)/共21頁(yè)第18頁(yè)/共21頁(yè)第19頁(yè)/共21頁(yè)第20頁(yè)/共21頁(yè)感謝您的觀看！第21頁(yè)/共21頁(yè)
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