-3 第五節(jié)電滲析分離技術(shù)-2015分享資料

1、1第五節(jié)第五節(jié) 電滲析分離技術(shù)電滲析分離技術(shù) 一、電滲析技術(shù)的發(fā)展史一、電滲析技術(shù)的發(fā)展史 1903年，（德）年，（德）Morse和和Pierce （電極作（電極作用）用） 1940年年Meyer和和Strauss：多隔室多隔室電滲析裝電滲析裝置置 1950年年Juda 首次試制成功了具有高選擇性首次試制成功了具有高選擇性的的離子交換膜離子交換膜（實(shí)用階段）（實(shí)用階段） 1952年美國年美國Ionics公司制成首臺電滲析裝公司制成首臺電滲析裝置置 2二、電滲析基礎(chǔ)理論二、電滲析基礎(chǔ)理論432陰膜陰膜陽膜陽膜陰膜陰膜陽膜陽膜直流電源直流電源Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+-+Na+Na+Cl

2、-Cl-Cl-Cl-陽極陽極濃縮室濃縮室淡化室淡化室濃縮室濃縮室陰極陰極152-43 電滲析過程示意圖3u電滲析電滲析是利用是利用離子交換膜和直流電場離子交換膜和直流電場的作用，從水溶液分的作用，從水溶液分離出電解質(zhì)組分的一種離出電解質(zhì)組分的一種電化學(xué)分離過程電化學(xué)分離過程u陰陽離子交換膜對溶液中陰陽離子的選擇透過性，而使溶陰陽離子交換膜對溶液中陰陽離子的選擇透過性，而使溶液中的溶質(zhì)與水分離的一種物理化學(xué)過程。液中的溶質(zhì)與水分離的一種物理化學(xué)過程。u陰膜只讓陰離子穿過；陽膜只讓陽離子穿過陰膜只讓陰離子穿過；陽膜只讓陽離子穿過4電滲析分離原理圖+濃淡濃淡濃淡陽陽陰陰陽陽陰陰陽陽陰陰陽陽濃水淡水原

3、水原水極水極 室極 室陽極陽極陰極陰極5傳遞過程傳遞過程 反離子的遷移反離子的遷移 （主要過程主要過程） 同名離子的遷移同名離子的遷移 電解質(zhì)的濃差擴(kuò)散電解質(zhì)的濃差擴(kuò)散 水的滲透水的滲透 水的電滲透水的電滲透 壓差滲漏壓差滲漏 次要過程次要過程6反離子遷移反離子遷移 電滲析膜是荷電膜。電滲析膜是荷電膜。 與膜帶的電荷性相同的離子稱為與膜帶的電荷性相同的離子稱為同名離子同名離子，與膜帶的電荷性相反的離子稱為與膜帶的電荷性相反的離子稱為反離子反離子。 陽膜陽膜顯示強(qiáng)烈的負(fù)電場，溶液中的陰離子顯示強(qiáng)烈的負(fù)電場，溶液中的陰離子被排斥，陽離子被膜吸引，并在外電場作被排斥，陽離子被膜吸引，并在外電場作用下

4、向負(fù)極方向傳遞交換而透過陽膜。用下向負(fù)極方向傳遞交換而透過陽膜。 7同名離子的遷移同名離子的遷移 電滲析膜是荷電膜。與膜帶的電荷性相同電滲析膜是荷電膜。與膜帶的電荷性相同的離子稱為同名離子的離子稱為同名離子 由于離子交換膜的由于離子交換膜的選擇性選擇性未達(dá)未達(dá)100%，再加，再加上膜外溶液上膜外溶液濃度濃度過高的影響，陽離子會通過高的影響，陽離子會通過陰膜，陰離子也會通過陽膜，從而進(jìn)行過陰膜，陰離子也會通過陽膜，從而進(jìn)行同名離子的遷移。同名離子的遷移。 降低了電滲析的降低了電滲析的分離效率分離效率，但與反離子的，但與反離子的遷移相比，其遷移量一般很小。遷移相比，其遷移量一般很小。 8電解質(zhì)的濃

5、差擴(kuò)散電解質(zhì)的濃差擴(kuò)散 由于濃縮室和淡化室存在著由于濃縮室和淡化室存在著溶液濃度差溶液濃度差，受濃度差的推動作用，電解質(zhì)由濃縮室向受濃度差的推動作用，電解質(zhì)由濃縮室向淡化室的滲透淡化室的滲透 其擴(kuò)散速度隨兩室濃度差的增加而增加其擴(kuò)散速度隨兩室濃度差的增加而增加 9水的滲透水的滲透 擴(kuò)散推動力為擴(kuò)散推動力為滲透壓差滲透壓差 水由淡化室向濃縮室的滲透。水由淡化室向濃縮室的滲透。 10水的電滲透水的電滲透 反離子和同名離子都是水合離子反離子和同名離子都是水合離子 由于離子的由于離子的水合作用水合作用，在反離子和同名離，在反離子和同名離子遷移時都帶了一定量的水一同遷移子遷移時都帶了一定量的水一同遷移

6、降低了濃縮的濃度降低了濃縮的濃度 11壓差滲漏壓差滲漏 由于膜兩側(cè)存在由于膜兩側(cè)存在壓差壓差而引起的溶液滲漏而引起的溶液滲漏 在實(shí)際操作中，應(yīng)使膜兩側(cè)的壓力趨向平在實(shí)際操作中，應(yīng)使膜兩側(cè)的壓力趨向平衡，以減少壓差滲漏損失衡，以減少壓差滲漏損失 12陽膜陽膜陰膜陰膜Na+(H2O) Cl-(H2O)Na+Cl-Cl-Na+H2ONaCl +H2O濃縮室濃縮室濃縮室濃縮室脫鹽室脫鹽室圖圖2-44 電滲析的各種傳遞過程電滲析的各種傳遞過程.水的電滲透水的電滲透.同名離子遷移同名離子遷移.電解質(zhì)滲析電解質(zhì)滲析.水的滲透水的滲透.壓差滲漏壓差滲漏13（二）離子交換膜的選擇透過機(jī)理（二）離子交換膜的選擇透

7、過機(jī)理 1.雙電層理論雙電層理論 2.Donnan膜平衡理論膜平衡理論 14雙電層理論雙電層理論 當(dāng)離子交換膜浸沒于電解質(zhì)溶液中后，在當(dāng)離子交換膜浸沒于電解質(zhì)溶液中后，在溶劑溶劑水的作用下，其水的作用下，其活性基團(tuán)活性基團(tuán)發(fā)生解離，發(fā)生解離，離子進(jìn)入溶液中，使膜表面帶電荷離子進(jìn)入溶液中，使膜表面帶電荷 (Sollner) 緊靠膜的一層為緊密層，緊密層外為擴(kuò)散緊靠膜的一層為緊密層，緊密層外為擴(kuò)散層，擴(kuò)散層外才是溶液主體。層，擴(kuò)散層外才是溶液主體。 膜對反離子有吸附作用，反離子就可以通膜對反離子有吸附作用，反離子就可以通過過.(eg.陽膜對正離子具有選擇透過性陽膜對正離子具有選擇透過性)15-d圖

8、圖2-45 陽離子交換膜擴(kuò)散雙電層陽離子交換膜擴(kuò)散雙電層d.陽膜表面緊密部分陽膜表面緊密部分 .分散部分分散部分16Donnan膜平衡理論膜平衡理論 當(dāng)達(dá)到平衡時，某離子在膜內(nèi)的化學(xué)位與當(dāng)達(dá)到平衡時，某離子在膜內(nèi)的化學(xué)位與它在溶液中的化學(xué)勢相等。它在溶液中的化學(xué)勢相等。 由于活性基團(tuán)的解離，使膜內(nèi)活性基團(tuán)帶由于活性基團(tuán)的解離，使膜內(nèi)活性基團(tuán)帶電，吸引了溶液中的反離子，這些離子在電，吸引了溶液中的反離子，這些離子在膜內(nèi)的濃度大于它在溶液中的濃度。而同膜內(nèi)的濃度大于它在溶液中的濃度。而同名離子在膜內(nèi)的濃度則小于它在溶液中的名離子在膜內(nèi)的濃度則小于它在溶液中的濃度，這就產(chǎn)生了選擇性。濃度，這就產(chǎn)生了

9、選擇性。 17以鈉型陽膜與以鈉型陽膜與NaCl溶液形成的體系為例。溶液形成的體系為例。 RSO3-是固定的，則膜上是固定的，則膜上Na+和溶液中和溶液中Na+，Cl-都可以移動，達(dá)到平衡時化學(xué)勢相等。都可以移動，達(dá)到平衡時化學(xué)勢相等。1、根據(jù)質(zhì)量作用定律，膜內(nèi)外擴(kuò)散離子濃度、根據(jù)質(zhì)量作用定律，膜內(nèi)外擴(kuò)散離子濃度之積相等，即：之積相等，即：Na+膜內(nèi)膜內(nèi)Cl-膜內(nèi)膜內(nèi)=Na+溶液溶液Cl-溶液溶液 （2-31）Na+膜內(nèi)膜內(nèi)= Cl-膜內(nèi)膜內(nèi)+RSO-3膜中膜中 2-32Na+溶液溶液=Cl-溶液溶液 .2-332、根據(jù)膜和溶液的電中性條件，有：、根據(jù)膜和溶液的電中性條件，有：18比較式比較式2

10、-31和式和式2-33，得：，得： Na+膜內(nèi)膜內(nèi)Cl-膜內(nèi)膜內(nèi)=Na+2溶液溶液= Cl-2溶液溶液 . 2-34由式由式2-34、2-32，可得：，可得： Cl-2溶液溶液 = Cl-2膜內(nèi)膜內(nèi)+ RSO-3膜中膜中 Cl-膜內(nèi)膜內(nèi). 2-35式（式（2-32）兩邊乘）兩邊乘Na+膜內(nèi)膜內(nèi)得到：得到：Na+2膜內(nèi)膜內(nèi)= Na+2溶液溶液+Na+膜內(nèi)膜內(nèi)RSO-3膜中膜中 2-36由此可知：由此可知： Na+膜內(nèi)膜內(nèi) Na+溶液溶液 2-37 Cl-膜內(nèi)膜內(nèi) Cl-溶液溶液 .2-38 平衡時膜內(nèi)、外電解質(zhì)離子濃度的分配是不相等的。平衡時膜內(nèi)、外電解質(zhì)離子濃度的分配是不相等的。Na+膜內(nèi)膜內(nèi)

11、Cl-膜內(nèi)膜內(nèi)=Na+溶液溶液Cl-溶液溶液 （2-31）Na+溶液溶液=Cl-溶液溶液 .2-33Na+膜內(nèi)膜內(nèi)= Cl-膜內(nèi)膜內(nèi)+RSO-3膜中膜中 2-3219Donnan膜平衡膜平衡 （1）平衡時膜內(nèi)反離子濃度大于溶液中反離子）平衡時膜內(nèi)反離子濃度大于溶液中反離子濃度，同名離子濃度小于溶液中同名離子濃度。濃度，同名離子濃度小于溶液中同名離子濃度。這說明陽膜對陽離子、陰膜對陰離子有選擇透過這說明陽膜對陽離子、陰膜對陰離子有選擇透過性。性。 （2）當(dāng)膜內(nèi)固定基團(tuán)濃度足夠大時，膜內(nèi)的同）當(dāng)膜內(nèi)固定基團(tuán)濃度足夠大時，膜內(nèi)的同性離子濃度很低，即平衡態(tài)下膜具有很好的選擇性離子濃度很低，即平衡態(tài)下膜

12、具有很好的選擇透過性，幾乎達(dá)透過性，幾乎達(dá)100%。但任何膜都不可以達(dá)到。但任何膜都不可以達(dá)到100%的選擇透過性，因?yàn)榭傆幸徊糠滞x子滲的選擇透過性，因?yàn)榭傆幸徊糠滞x子滲透入膜內(nèi)。透入膜內(nèi)。 （3）膜的選擇透過性隨膜外溶液濃度的下降而）膜的選擇透過性隨膜外溶液濃度的下降而提高，因此，離子交換膜不宜在高濃度溶液中使提高，因此，離子交換膜不宜在高濃度溶液中使用，否則容易發(fā)生泄漏現(xiàn)象。用，否則容易發(fā)生泄漏現(xiàn)象。20電滲析基本傳質(zhì)方程電滲析基本傳質(zhì)方程 能斯特能斯特-普郎克離子滲透流率方程普郎克離子滲透流率方程 電滲析中的遷移過程可歸三類：對流擴(kuò)散、電滲析中的遷移過程可歸三類：對流擴(kuò)散、分子擴(kuò)

13、散和電遷移，共同組成了電滲析隔室分子擴(kuò)散和電遷移，共同組成了電滲析隔室中的物質(zhì)傳遞過程中的物質(zhì)傳遞過程 在三種作用下，在三種作用下，i離子總傳質(zhì)速率為：離子總傳質(zhì)速率為： J=Jic+Jid+Jie 理想溶液：理想溶液： J=cii-Didci/dx+(ciFZi/RT)dE/dx2-55 21三、濃差極化和極限電流密度三、濃差極化和極限電流密度1電滲析過程中的濃差極化電滲析過程中的濃差極化 當(dāng)電流密度超過在界面上進(jìn)行穩(wěn)定傳質(zhì)的電流密當(dāng)電流密度超過在界面上進(jìn)行穩(wěn)定傳質(zhì)的電流密度時，離子在膜中的遷移速度比在溶液中快。度時，離子在膜中的遷移速度比在溶液中快。 當(dāng)操作電流密度增大到一定程度時，主體溶

14、液內(nèi)當(dāng)操作電流密度增大到一定程度時，主體溶液內(nèi)的離子不能迅速補(bǔ)充到膜的界面上，的離子不能迅速補(bǔ)充到膜的界面上，使界面的離使界面的離子濃度遠(yuǎn)低于主體溶液濃度，于是在界面上發(fā)生子濃度遠(yuǎn)低于主體溶液濃度，于是在界面上發(fā)生水分子解離，其產(chǎn)生的水分子解離，其產(chǎn)生的H+和和OH-代替反離子來傳代替反離子來傳遞電流。遞電流。這就是電滲析的這就是電滲析的極化現(xiàn)象。極化現(xiàn)象。 產(chǎn)生的條件是遷移離子在膜表面上的濃度接近耗產(chǎn)生的條件是遷移離子在膜表面上的濃度接近耗竭。竭。22濃差極化對電滲析不利 （1）OH-離子將通過陰膜進(jìn)入濃縮室，另一側(cè)離子將通過陰膜進(jìn)入濃縮室，另一側(cè)H+離子也離子也將通過陽膜進(jìn)入濃縮室，結(jié)果濃

15、縮室被沖淡，分離效率降將通過陽膜進(jìn)入濃縮室，結(jié)果濃縮室被沖淡，分離效率降低。低。 （2）若陰膜先極化，在脫鹽室陽膜處將有）若陰膜先極化，在脫鹽室陽膜處將有OH-離子積累，離子積累，使膜表面呈堿性。當(dāng)溶液中存在使膜表面呈堿性。當(dāng)溶液中存在Ca2+、Mg2+等離子時將等離子時將形成沉淀。形成沉淀。 （3）若陽膜先極化，在脫鹽室陰膜處將有）若陽膜先極化，在脫鹽室陰膜處將有SO42-、HCO3-等陰離子積累，結(jié)果在陰膜表面形成等陰離子積累，結(jié)果在陰膜表面形成MgCO3、CaCO3、CaSO4等沉淀。等沉淀。 （4）極化時，膜電阻、溶液電阻將大大增加，使操作電）極化時，膜電阻、溶液電阻將大大增加，使操作

16、電壓增加或電流下降，從而降低了分離效率。壓增加或電流下降，從而降低了分離效率。 （5）溶液）溶液pH將發(fā)生很大變化，使膜受到腐蝕而縮短使用將發(fā)生很大變化，使膜受到腐蝕而縮短使用壽命。壽命。23避免極化現(xiàn)象發(fā)生的措施 （1）嚴(yán)格控制）嚴(yán)格控制操作電流操作電流，使電滲析在低于，使電滲析在低于極限電流密度條件下運(yùn)行，一般取操作電極限電流密度條件下運(yùn)行，一般取操作電流密度為極限電流密度的流密度為極限電流密度的80%左右。左右。 （2）采用）采用湍流湍流效果好的格網(wǎng)及提高滲析溫效果好的格網(wǎng)及提高滲析溫度等措施來強(qiáng)化電滲析隔室中的傳質(zhì)過程。度等措施來強(qiáng)化電滲析隔室中的傳質(zhì)過程。 （3）對膜定期進(jìn)行）對膜定

17、期進(jìn)行酸洗酸洗，加入防垢劑，對，加入防垢劑，對料液進(jìn)行預(yù)處理等來消除極化沉淀。料液進(jìn)行預(yù)處理等來消除極化沉淀。 （4）定時定時倒換電極。倒換電極。242極限電流密度 膜界面上電解質(zhì)濃度為膜界面上電解質(zhì)濃度為0時的電流密度稱為時的電流密度稱為極限電流密度。極限電流密度。 提高極限電流密度的方法提高極限電流密度的方法： （1）提高淡化室內(nèi)的主體溶液濃度。）提高淡化室內(nèi)的主體溶液濃度。 （2）擴(kuò)散系數(shù)。提高操作溫度。）擴(kuò)散系數(shù)。提高操作溫度。 （3）減少邊界層厚度。增加湍流程度。）減少邊界層厚度。增加湍流程度。 25四、離子交換膜的種類及性能指標(biāo)四、離子交換膜的種類及性能指標(biāo)性能性能均相膜均相膜非均

18、相膜非均相膜各部分性質(zhì)各部分性質(zhì)孔隙率孔隙率厚度厚度膜電阻膜電阻耐溫性耐溫性機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度制成難易程度制成難易程度制作成本制作成本相同（都是由樹脂組成）相同（都是由樹脂組成）小小0.150.30mm小小好（可達(dá)好（可達(dá)5065）?。ǜ倪M(jìn)后大為提高）小（改進(jìn)后大為提高）較復(fù)雜較復(fù)雜低低不同（除樹脂外還有粘合劑）不同（除樹脂外還有粘合劑）大（易滲漏）大（易滲漏）0.40.8mm大大差（低于差（低于40）大（有網(wǎng)隔）大（有網(wǎng)隔）簡單簡單高高（一）離子交換膜的種類（一）離子交換膜的種類26按膜的宏觀結(jié)構(gòu)分為三大類按膜的宏觀結(jié)構(gòu)分為三大類 均相離子交換膜均相離子交換膜 非均相離子交換膜非均相離子交換膜

19、 半均相離子交換膜半均相離子交換膜 特殊的離子交換膜特殊的離子交換膜：兩性：兩性 、兩極、兩極 、鑲嵌膜、鑲嵌膜 、表面涂層膜、表面涂層膜 、螯合膜螯合膜 27均相離子交換膜均相離子交換膜 均相離子交換膜系將活性基團(tuán)直接引入高均相離子交換膜系將活性基團(tuán)直接引入高分子基膜上，或用含活性基團(tuán)的高分子樹分子基膜上，或用含活性基團(tuán)的高分子樹脂溶液直接制得的。因其離子交換活性基脂溶液直接制得的。因其離子交換活性基團(tuán)分布均勻，膜的整體結(jié)構(gòu)均一，故稱均團(tuán)分布均勻，膜的整體結(jié)構(gòu)均一，故稱均相膜。相膜。 此膜孔隙小，膜電阻小，不易滲漏，電化此膜孔隙小，膜電阻小，不易滲漏，電化學(xué)性能優(yōu)良，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。學(xué)性能

20、優(yōu)良，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。 28非均相離子交換膜非均相離子交換膜 由粉末狀的離子交換樹脂（由粉末狀的離子交換樹脂（250目）加粘合目）加粘合劑混煉、拉片、加網(wǎng)熱壓而制得的。因?yàn)閯┗鞜挕⒗?、加網(wǎng)熱壓而制得的。因?yàn)轲ず蟿┑拇嬖?，其所含的離子交換活性基黏合劑的存在，其所含的離子交換活性基團(tuán)與所形成的膜狀結(jié)構(gòu)的化學(xué)組成不同，團(tuán)與所形成的膜狀結(jié)構(gòu)的化學(xué)組成不同，活性基團(tuán)的分布也不均勻，故稱非均相膜?；钚曰鶊F(tuán)的分布也不均勻，故稱非均相膜。 由于粘合劑是絕緣材料，因此它的膜電阻由于粘合劑是絕緣材料，因此它的膜電阻大一些，選擇透過性也差一些，但制作容大一些，選擇透過性也差一些，但制作容易，機(jī)械強(qiáng)度較高，價格也

21、較便宜。易，機(jī)械強(qiáng)度較高，價格也較便宜。 29半均相離子交換膜半均相離子交換膜 將離子交換樹脂與黏合劑同溶于溶劑中再將離子交換樹脂與黏合劑同溶于溶劑中再成膜，其外觀、性能介于均相離子交換膜成膜，其外觀、性能介于均相離子交換膜和非均相離子交換膜之間和非均相離子交換膜之間 30對離子交換膜的要求對離子交換膜的要求 （1）有良好的）有良好的選擇透過性選擇透過性。實(shí)際上此項(xiàng)性。實(shí)際上此項(xiàng)性能不可能達(dá)到能不可能達(dá)到100%，通常在，通常在90%以上，最以上，最高可達(dá)高可達(dá)99%。 （2 ）膜電阻低。膜電阻低。膜電阻應(yīng)小于溶液電阻。膜電阻應(yīng)小于溶液電阻。若膜電阻太大，則由膜本身引起的電壓降若膜電阻太大，則

22、由膜本身引起的電壓降相當(dāng)大，減少了電流密度，對分離不利。相當(dāng)大，減少了電流密度，對分離不利。 （3）有足夠的）有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。 （4）有適當(dāng)?shù)模┯羞m當(dāng)?shù)目紫抖瓤紫抖龋话阋罂紫抖葹?，一般要求孔隙度?0100 nm。31（二）離子交換膜的性能指標(biāo)（二）離子交換膜的性能指標(biāo) 1.膜電阻膜電阻 2.交換容量交換容量 指每克干膜所含活性基團(tuán)的毫克當(dāng)量指每克干膜所含活性基團(tuán)的毫克當(dāng)量數(shù)，一般膜的交換容量為數(shù)，一般膜的交換容量為23 mmol/g。 3.含水量含水量 膜內(nèi)與活性基團(tuán)結(jié)合的內(nèi)在水，以每克膜內(nèi)與活性基團(tuán)結(jié)合的內(nèi)在水，以每克干膜的含水克數(shù)來表示（干膜的含水克

23、數(shù)來表示（%）。膜的含水量為）。膜的含水量為20%40%左右。左右。 4.反離子遷移數(shù)和選擇透過度反離子遷移數(shù)和選擇透過度 選擇透過度為反離選擇透過度為反離子在膜內(nèi)遷移的實(shí)際增值與理想增值之比。選擇子在膜內(nèi)遷移的實(shí)際增值與理想增值之比。選擇透過度應(yīng)大于透過度應(yīng)大于85%，反離子遷移數(shù)大于，反離子遷移數(shù)大于90%。32五、電滲析裝置與操作方式五、電滲析裝置與操作方式 （一）電滲析器的構(gòu)造（一）電滲析器的構(gòu)造 電滲析器主要由電滲析器主要由離子交換膜、隔板、電極和夾緊離子交換膜、隔板、電極和夾緊裝置及輔助設(shè)備裝置及輔助設(shè)備等組成，整體結(jié)構(gòu)類似于板式換等組成，整體結(jié)構(gòu)類似于板式換熱器熱器 。 電滲析器

24、兩端為電滲析器兩端為端框端框，框上固定有電極、極水孔，框上固定有電極、極水孔道和進(jìn)料、濃縮和淡液孔道。端框較厚、較堅(jiān)固，道和進(jìn)料、濃縮和淡液孔道。端框較厚、較堅(jiān)固，便于加壓以夾緊元件。便于加壓以夾緊元件。 電極內(nèi)表面成凹形，與膜貼緊時即形成電極沖洗電極內(nèi)表面成凹形，與膜貼緊時即形成電極沖洗室。相鄰兩膜之間有隔板，隔板邊緣有墊片。當(dāng)室。相鄰兩膜之間有隔板，隔板邊緣有墊片。當(dāng)膜與隔板夾緊時即形成膜與隔板夾緊時即形成濃室或淡室濃室或淡室。 隔板、膜、墊片及端框上的孔對齊后即能形成不隔板、膜、墊片及端框上的孔對齊后即能形成不同溶液的同溶液的供料或出料孔道供料或出料孔道。332.電滲析器裝置與組裝電滲析

25、器裝置與組裝主要部件主要部件離子交換膜離子交換膜：組裝前膜預(yù)處理，操作溶液浸泡組裝前膜預(yù)處理，操作溶液浸泡24-48小時，停運(yùn)時充滿溶液小時，停運(yùn)時充滿溶液隔板隔板：膜的支撐體，保持膜間距，水流通道；濃、淡室隔開膜的支撐體，保持膜間距，水流通道；濃、淡室隔開電極電極：要求耐腐蝕、導(dǎo)電性能好要求耐腐蝕、導(dǎo)電性能好夾緊裝置夾緊裝置：把極區(qū)和把極區(qū)和膜堆膜堆組成不漏水的電滲析器整體組成不漏水的電滲析器整體34濃縮液濃縮液濃縮液濃縮液稀釋液稀釋液進(jìn)料進(jìn)料進(jìn)料進(jìn)料濃縮室濃縮室淡水室淡水室陽離子交換膜陽離子交換膜隔板隔板陰離子交換膜陰離子交換膜稀釋液稀釋液圖圖2-46 電滲析器的構(gòu)造電滲析器的構(gòu)造35電滲

26、析裝置示意動畫電滲析裝置示意動畫36隔板隔板 隔板是支撐和形成水流通道的構(gòu)件，是電隔板是支撐和形成水流通道的構(gòu)件，是電滲析器不可缺少的組成部分。滲析器不可缺少的組成部分。 隔網(wǎng)一般附在隔板上，其作用是增加湍流，隔網(wǎng)一般附在隔板上，其作用是增加湍流，還可減小流動阻力。還可減小流動阻力。 37回流式隔板（左）和直流式隔板（右）38對隔板的要求對隔板的要求 （1）用絕緣、非吸濕材料制成，具化學(xué)穩(wěn)定性，）用絕緣、非吸濕材料制成，具化學(xué)穩(wěn)定性，耐酸、堿，且較經(jīng)濟(jì)。目前一般用硬聚氯乙烯或耐酸、堿，且較經(jīng)濟(jì)。目前一般用硬聚氯乙烯或聚丙烯塑料板。聚丙烯塑料板。 （2）厚度應(yīng)盡量小，以減少水層厚度、降低水）厚度

27、應(yīng)盡量小，以減少水層厚度、降低水層電阻。一般厚度為層電阻。一般厚度為12 mm。隔板厚度要求厚。隔板厚度要求厚薄均勻，便于組裝。薄均勻，便于組裝。 （3） 在隔板上開有的流槽應(yīng)使水在流動時能形在隔板上開有的流槽應(yīng)使水在流動時能形成良好的湍流。成良好的湍流。 （4） 在隔板設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量加大膜的有效面積。在隔板設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量加大膜的有效面積。39電極電極 （1）有良好的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性。）有良好的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性。 （2）導(dǎo)電性能好，電阻?。唬?dǎo)電性能好，電阻?。?（3）機(jī)械強(qiáng)度高，不易破裂；）機(jī)械強(qiáng)度高，不易破裂； （4）對電極反應(yīng)的過電位低，以降低能耗；）對電極反應(yīng)的過電位低，以降低能耗；

28、（5）輕便，價格低廉。）輕便，價格低廉。 40常用的電極材料常用的電極材料 （1）石墨價格低廉，但易磨損。石墨的磨損由電化學(xué)）石墨價格低廉，但易磨損。石墨的磨損由電化學(xué)和機(jī)械兩方面的原因引起。在使用前浸漬石蠟或糠醛樹脂和機(jī)械兩方面的原因引起。在使用前浸漬石蠟或糠醛樹脂可大大延長其使用壽命。石墨電極一般用作陽極。可大大延長其使用壽命。石墨電極一般用作陽極。 （2）二氧化釕又稱鈦涂釕，是在鈦的表面上涂一層二）二氧化釕又稱鈦涂釕，是在鈦的表面上涂一層二氧化釕、二氧化銥或二氧化鈦制成，適用于酸性和中性溶氧化釕、二氧化銥或二氧化鈦制成，適用于酸性和中性溶液，不適用于堿溶液，可用作陽極和陰極。液，不適用于

29、堿溶液，可用作陽極和陰極。 （3）不銹鋼一般用作陰極，在重碳酸鹽、硝酸鹽或硫）不銹鋼一般用作陰極，在重碳酸鹽、硝酸鹽或硫酸鹽溶液中也可用作陽極。在酸性溶液中只用作陰極。它酸鹽溶液中也可用作陽極。在酸性溶液中只用作陰極。它的價格低，加工方便，是較好的電極材料。的價格低，加工方便，是較好的電極材料。 （4）鈦鍍鉑可用作陽極和陰極，是目前最好的電極材）鈦鍍鉑可用作陽極和陰極，是目前最好的電極材料。料。 （5）二氧化鋁是很好的陽極材料，但不能用作陰極。）二氧化鋁是很好的陽極材料，但不能用作陰極。41夾緊裝置夾緊裝置 由型鋼鐵夾板、螺桿和螺母等組成，整個由型鋼鐵夾板、螺桿和螺母等組成，整個電滲析器組裝后

30、要求密封不漏水。電滲析器組裝后要求密封不漏水。 42輔助設(shè)備輔助設(shè)備 直流電源、泵、流量劑、壓力表、電壓表、直流電源、泵、流量劑、壓力表、電壓表、電導(dǎo)儀和電導(dǎo)儀和pH計(jì)等。計(jì)等。 43（二）電滲析器的組裝（二）電滲析器的組裝 由一張陽膜、一張陰膜和相應(yīng)的隔板組成由一張陽膜、一張陰膜和相應(yīng)的隔板組成的一個濃縮室和一個淡化室是一個最基本的一個濃縮室和一個淡化室是一個最基本的單元，稱為的單元，稱為一對膜一對膜。 若干對膜組裝在一起，稱為一個若干對膜組裝在一起，稱為一個膜堆膜堆。 一對電極之間的膜堆稱為一一對電極之間的膜堆稱為一級級。 濃縮室、淡化室流向一致的膜堆稱為一濃縮室、淡化室流向一致的膜堆稱為

31、一段段。 一般每段內(nèi)的膜對數(shù)為一般每段內(nèi)的膜對數(shù)為150-200對，每臺電滲析對，每臺電滲析器的總膜對數(shù)不超過器的總膜對數(shù)不超過400-500對對44一級一段一級一段二級一段二級一段一級二段一級二段二級二段二級二段圖圖2-48 電滲析器的組裝方式電滲析器的組裝方式45一對正、負(fù)電極之間的膜堆稱為一級一對正、負(fù)電極之間的膜堆稱為一級具有同一水流方向的并聯(lián)膜堆稱為一段具有同一水流方向的并聯(lián)膜堆稱為一段46（三）電滲析的操作方式（三）電滲析的操作方式 單向電滲析單向電滲析 帶極性反轉(zhuǎn)的電滲析帶極性反轉(zhuǎn)的電滲析 47單向操作單向操作 進(jìn)料液泵入膜堆，經(jīng)過電滲析后轉(zhuǎn)化成稀進(jìn)料液泵入膜堆，經(jīng)過電滲析后轉(zhuǎn)化成稀釋液和濃縮液，當(dāng)濃縮程度達(dá)到要求后轉(zhuǎn)釋液和濃縮液，當(dāng)濃縮程度達(dá)到要求后轉(zhuǎn)到貯存罐。為了避免陰極氧化形成游離氯，到貯存罐。為了避免陰極氧化形成游離氯，電極室單獨(dú)浸漬在不含氯離子的溶液中。電極室單獨(dú)浸漬在不含氯離子的溶液中。 單向電滲析的缺點(diǎn)是膜很容易被堵塞而達(dá)單向電滲析的缺點(diǎn)是膜很容易被堵塞而達(dá)飽和，因此要求對進(jìn)料液進(jìn)行預(yù)處理，并飽和，因此要求對進(jìn)料液進(jìn)行預(yù)處理，并定期對膜堆進(jìn)行清洗。定期對膜堆進(jìn)行清洗。 48膜堆膜堆進(jìn)料進(jìn)料料液入口料液入口濃縮液入口濃縮液入口電極電極進(jìn)料進(jìn)料電極廢液電極廢液電極廢液電極廢液產(chǎn)品產(chǎn)品濃縮液循環(huán)濃縮液循