2017-02-25 18:03:17

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电渗析,是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。

基本信息

  • 中文名

    电渗析

  • 外文名

    electroosmosis

  • 利用材质

    半透膜的选择透过性

  • 对象

    溶质粒子

  • 广泛用于

    化工、轻工、冶金等

  • 特点

    价格便宜等

折叠 编辑本段 简介

电渗析装置电渗析装置电渗析过程是电化学过程和渗析扩散过程的结合;在外加直流电场的驱动下,利用离子交换膜的选择透过性(即阳离子可以透过阳离子交换膜,阴离子可以透过阴离子交换膜),阴、阳离子分别向阳极和阴极移动。离子迁移过程中,若膜的固定电荷与离子的电荷相反,则离子可以通过;如果它们的电荷相同,则离子被排斥,从而实现溶液淡化、浓缩、精制或纯化等目的。

电渗析与近年引进的另一种膜分离技术反渗透相比,它的价格便宜,但脱盐率低。当

电渗析电渗析前国产离子交换膜质量亦很稳定,运行管理也很方便。

折叠 编辑本段 原理

电渗析使用的半渗透膜其实是一种离子交换膜。这种离子交换膜按离子的电荷性质可分为阳离子交换膜(阳膜)和阴离子交换膜(阴膜)两种。在电解质水溶液中,阳膜允许阳离子透过而排斥阻挡阴离子,阴膜允许阴离子透过而排斥阻挡阳离子,这就是离子交换膜的选择透过性。在电渗析过程中,离子交换膜不像离子交换树脂那样与水溶液中的某种离子发生交换,而只是对不同电性的离子起到选择性透过作用,即离子交换膜不需再生。电渗析工艺的电极和膜组成的隔室称为极室,其中发生的电化学反应与普通的电极反应相同。阳极室内发生氧化反应,阳极水呈酸性,阳极本身容易被腐蚀。阴极室内发生还原反应,阴极水呈碱性,阴极上容易结垢。

折叠 编辑本段 实际应用

电渗析是膜分离过程中较为成熟的一项技术,已广泛地应用于苦咸水脱盐,是世界上某些地区生产淡水的主要方法。由于新开发的荷电膜具有更高的选择性、更低的膜电阻、更好的热稳定性相化学稳定性以及更高的机械强度、使电渗析过程不仅限于应用在脱盐方面,而且在食品、医药及化学工业中,电渗析过程还有许多其他的工业应用,如工业废水的处理,主要包括从酸液清洗金属表面所形成的废液中回收酸和金属;从电镀废水中回收重金属离子;从合成纤维废水中回收硫酸盐;从纸浆废液中回收亚硫酸盐等。用于食品工业中,如牛奶脱盐制婴儿奶粉;用于化学工业分离离子性物质与非离子性物质;在临床治疗中电渗析可作为人工肾使用等。

自动控制频繁倒极电渗析(EDR),运行管理更加方便。原水利用率可达80%,一般原水回收率 在45-70%之间。电渗析主要用于水的初级脱盐脱盐率在45-90%之间。它广泛被用于海水与苦咸水淡化;制备纯水时的初级脱盐以及锅炉、动力设备给水的脱盐软化等。

实质上,电渗析可以说是一种除盐技术,因为各种不同的水(包括天然水、自来水、工业废水)中都有一定量的盐分,而组成这些盐的阴、阳离子在直流电场的作用下会分别向相反方向的电极移动。如果在一个电渗析器中插入阴、阳离子交换膜各一个,由于离子交换膜具有选择透过性,即阳离子交换膜只允许阳离子自由通过,阴离子交换膜只允许阴离子以通过,这样在两个膜的中间隔室中,盐的浓度就会因为离子的定向迁移而降低,而靠近电极的两个隔室则分别为阴、阳离子的浓缩室,最后在中间的淡化室内达到脱盐的目的。

实际应用中,一台电渗析器并非由一对阴、阳离子交换膜所组成(因为这样做效率很低),而是采用一百对,甚至几百对交换膜,因而大大提高效率。电渗析设备电渗析设备

折叠 编辑本段 应用范围

目前电渗析器应用范围广泛,它在水的淡化除盐、海水浓缩制盐精制乳制品,果汁脱酸精和提纯,制取化工产品等方面,还可以用于食品,轻工等行业制取纯水、电子、医药等工业制取高纯水的前处理。锅炉给水的初级软化脱盐,将苦咸水淡化为饮用水。

电渗析器适用于电子、医药、化工、火力发电、食品、啤酒、饮料、印染及涂装等行业的给水处理。也可用于物料的浓缩、提纯、分离等物理化学过程。

电渗析还可以用于废水、废液的处理与贵重金属的回收,如从电镀废液中回收镍。

折叠 编辑本段 基本性能

(1)操作压力 0.5─3.0kg /cm2 左右

(2)操作电压、电流100─250V,1─3A

(3)本体耗电量每吨淡水约0.2─2.0度

折叠 编辑本段 方法特点

①可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用;电渗析电渗析

②可以用于蔗糖等非电解质的提纯,以除去其中的电解质;

③在原理上,电渗析器是一个带有隔膜的电解池,可以利用电极上的氧化还原效率高。

四、在电渗析过程中,也进行以下次要过程

①同名离子的迁移,离子交换膜选择透过性往往不可能是百分之百的,因此总会有少量的相反离子透过交换膜;

离子的浓差扩散,由于浓缩室和淡化室中的溶液中存在着浓度差,总会有少量的离子由浓缩室向淡化室扩散迁移,从而降低了渗析效率;

③水的渗透,尽管交换膜是不允许溶剂分子透过的,但是由于淡化室与浓缩室之间存在浓度差,就会使部分溶剂分子(水)向浓缩室渗透;

④水的电渗析,由于离子的水合作用和形成双电层,在直流电场作用下,水分子也可从淡化室向浓缩室迁移;

⑤水的极化电离,有时由于工作条件不良,会强迫水电离为氢离子和氢氧根离子,它们可透过交换膜进入浓缩室;

⑥水的压渗,由于浓缩室和淡化室之间存在流体压力的差别,迫使水分子由压力大的一侧向压力小的一侧渗透。显然,这些次要过程对电渗析是不利因素,但是它们都可以通过改变操作条件予以避免或控制。

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