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電滲析工作原理及特點(diǎn)

來(lái)源:   2007年02月07日 12:12  
 電滲析利用半透膜的選擇透過(guò)性來(lái)分離不同的溶質(zhì)粒子(如離子)的方法稱(chēng)為滲析。在電場(chǎng)作用下進(jìn)行滲析時(shí),溶液中的帶電的溶質(zhì)粒子(如離子)通過(guò)膜而遷移的現(xiàn)象稱(chēng)為電滲析。利用電滲析進(jìn)行提純和分離物質(zhì)的技術(shù)稱(chēng)為電滲析法,它是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù),zui初用于海水淡化,現(xiàn)在廣泛用于化工、輕工、冶金、造紙、醫(yī)藥工業(yè),尤以制備純水和在環(huán)境保護(hù)中處理三廢zui受重視,例如用于酸堿回收、電鍍廢液處理以及從工業(yè)廢水中回收有用物質(zhì)等。

    電滲析與近年引進(jìn)的另一種膜分離技術(shù)反滲透相比,它的價(jià)格便宜,但脫鹽率低。當(dāng)前國(guó)
產(chǎn)離子交換膜質(zhì)量亦很穩(wěn)定,運(yùn)行管理也很方便,自動(dòng)控制頻繁倒極電滲析(EDR),運(yùn)行管理更加方便。原水利用率可達(dá)80%,一般原水回收率 在45-70%之間。電滲析主要用于水的初級(jí)脫鹽,脫鹽率在45-90%之間。它廣泛被用于海水與苦咸水淡化;制備純水時(shí)的初級(jí)脫鹽以及鍋爐、動(dòng)力設(shè)備給水的脫鹽軟化等。

   
實(shí)質(zhì)上,電滲析可以說(shuō)是一種除鹽技術(shù),因?yàn)楦鞣N不同的水(包括天然水、自來(lái)水、工業(yè)廢水)中都有一定量的鹽分,而組成這些鹽的陰、陽(yáng)離子在直流電場(chǎng)的作用下會(huì)分別向相反方向的電極移動(dòng)。如果在一個(gè)電滲析器中插入陰、陽(yáng)離子交換膜各一個(gè),由于離子交換膜具有選擇透過(guò)性,即陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子自由通過(guò),陰離子交換膜只允許陰離子以通過(guò),這樣在兩個(gè)膜的中間隔室中,鹽的濃度就會(huì)因?yàn)殡x子的定向遷移而降低,而靠近電極的兩個(gè)隔室則分別為陰、陽(yáng)離子的濃縮室,zui后在中間的淡化室內(nèi)達(dá)到脫鹽的目的。

   
實(shí)際應(yīng)用中,一臺(tái)電滲析器并非由一對(duì)陰、陽(yáng)離子交換膜所組成(因?yàn)檫@樣做效率很低),而是采用一百對(duì),甚至幾百對(duì)交換膜,因而大大提率。

    一、
應(yīng)用范圍

    目前電滲析器應(yīng)用范圍廣泛,它在水的淡化除鹽、海水濃縮制鹽精制乳制品,果汁脫酸
精和提純,制取化工產(chǎn)品等方面,還可以用于食品,輕工等行業(yè)制取純水、電子、醫(yī)藥等工業(yè)制取高純水的前處理。鍋爐給水的初級(jí)軟化脫鹽,將苦咸水淡化為飲用水。

    電滲析器適用于電子、醫(yī)藥、化工、火力發(fā)電、食品、啤酒、飲料、印染及涂裝等行業(yè)的
給水處理。也可用于物料的濃縮、提純、分離等物理化學(xué)過(guò)程。

   
電滲析還可以用于廢水、廢液的處理與貴重金屬的回收,如從電鍍廢液中回收鎳。

   
二、基本性能

    (1)操作壓力 0.5─3.0kg /cm2 左右

    (2)操作電壓、電流 100─250V,1─3A

    (3)本體耗電量每噸淡水約0.2─2.0度

    三、
電滲析法的特點(diǎn)為

    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。

    四、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。

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