电渗析原理及研究进展

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1、电渗析原理及研究进展摘要电渗析基本原理，是利用离子交换膜选择透过性。阳离子交换膜只允许阳离子，阻档阴离子，阴离子交换膜只允许阴离子，外加直流电场作用下，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，达到含盐水淡化目。本文介绍了电渗析原理，电渗析装置以及电渗析法的广泛应用，并详细介绍了电渗析器各部件。 关键词电渗析原理电渗析器结构1.引言电渗析（简称ED）是以溶液中的离子选择性地透过离子交换膜为特征的，一种新兴的高效膜分离技术。它是利用直流电场的作用使水中阴、阳离子定向迁移，并利用阴、阳离子交换膜对水溶液中阴、阳离子的选择透过性（即阳膜具有选择透过阴离子

2、而阻挡阳离子通过），使原水在通过电渗析器时，一部分水被淡化，另一部分则被浓缩，从而达到了分离溶质和溶剂的目。电渗析利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子（如离子）的方法称为渗析。在电场作用下进行渗析时，溶液中的带电的溶质粒子（如离子）通过膜而迁移的现象称为电渗析。利用电渗析进行提纯和分离物质的技术称为电渗析法，它是20世纪50年代发展起来的一种新技术，最初用于海水淡化，现在广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业，尤以制备纯水和在环境保护中处理三废最受重视，例如用于酸碱回收、电镀废液处理以及从工业废水中回收有用物质等。2.电渗析原理在外加直流电场作用下，利用离子交换

3、膜的透过性(即阳膜只允许阳离子透过，阴膜只允许阴离子透过)，使水中的阴、阳离子作定向迁移，从而达到水中的离子与水分离的一种物理化学过程。原理是：在阴极与阳极之间，放置着若干交替排列的阳膜与阴膜，让水通过两膜及两膜与两极之间所形成的隔室，在两端电极接通直通电源后，水中阴、阳离子分别向阳极、阴极方向迁移，由于阳膜、阴膜的选择透过性，就形成了交替排列的离子浓度减少的淡室和离子浓度增加的浓室。与此同时，在两电极上也发生着氧化还原反应，即电极反应，其结果是使阴极室因溶液呈碱性而结垢，阳极室因溶液呈酸性而腐蚀。因此，在电渗析过程中，电能的消耗主要用来克服电流通过溶液、膜时所受到的阻

4、力及电极反应。例如，用电渗析方法处理含镍废水，在直流电场作用下，废水中的硫酸根离子向正极迁移，由于离子交换膜具有选择透过性，淡水室的硫酸根离子透过阴膜进入浓水室，但浓水室内的硫酸根离子不能透过阳膜而留在浓水室内;镍离子向负极迁移，并通过阳膜进入浓水室，浓水室内的镍离子不能透过阴膜而留在浓水室中。这样浓水室因硫酸根离子、镍离子不断进入而使这两种离子的浓度不断增高;淡水室由于这两种离子不断向外迁移，浓度降低。离子迁移的结果是把电渗析器的两个电极之间隔室变成了溶液浓度不同的浓室和淡室。浓水系统是一个溶液浓缩系统，而淡水系统是一个净化系统。用电渗析法回收镍时，以硫酸钠溶液作为电

5、极液，硫酸钠可减轻铅电极的腐蚀，浓水回用于镀槽，淡水用于清洗镀件。3.电渗析装置电渗析器的构造包括压板、电极托板、电极、极框、阴膜、浓水隔板、淡水隔板等部件。将这些部件按一定顺序组装并压紧，组成一定形式的电渗析器。电渗析器的辅助设备还包括水泵、整流器等，组成了电渗析装置。3.1电渗析器的构造：电渗析器由膜堆、极区和压紧装置三部分构成。3.1.1膜块：是由相当数量膜对组装而成。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：是电渗析器关键部件，其性能影响电渗析器的离子迁移效率、能耗、抗污染能力和使用期限等。其中膜的分类：按膜结

6、构分为：异相膜、均相膜和半均相膜；按膜上活性基团不同分为：阳膜、阴膜和特种膜；按膜材料不同分为：有机膜和无机膜。隔板：分浓、淡水隔板，交替放阴阳膜之间，使阴膜和阳膜之间保持一定间隔，隔板平面水流，垂直隔板平面电流。隔板厚离0.9毫米。3.1.2极区包括电极、极框和导水板。电极：为连接电源所用极框：放置电极和膜之间，膜帖到电极上去，起支撑作用。3.1.3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。3.2、组装方式：电渗析器组装是用“级”和“段”来表示，一对电极之间膜堆称为“一级”。水流同向每一个膜称为“一段”。增加段数就等于增加脱盐流程，也就是

7、提高脱盐效率，增加膜对数，可提高水处理量。电渗析器组装方式可淡水产量和出水水质不同要求而调整，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。3.3各部件详细介绍电渗析器外形如《蓄》文中图2、图3所示,5个电渗析组件由6片极板隔开,每个组件又由32片塑料水道隔板和33片膜片组成,极板上有由橡胶水道隔板和极板膜组成的极水通道,这几百片膜片和隔板有序的排列和孔道的对齐是电渗析器正常工作的根本保证。3.3.1　极板极板如图1a所示,尺寸为150mm×200mm×1mm,左上端凸耳为导线连接孔,极板上的A孔和B孔分别为淡水孔与浓水