C电渗析法除盐
电渗析除盐工艺原理

电渗析除盐工艺原理电化学原理是指利用电能来引发化学反应的原理。
在电渗析除盐工艺中,电能被用来驱动溶液中的盐离子向电极移动,从而实现去盐的目的。
具体来说,该工艺利用一个由正负极组成的电池系统,将电能引导到溶液中。
溶液中的盐离子具有正电荷或负电荷,当电能作用于溶液中时,正电荷的盐离子会向负极移动,负电荷的盐离子会向正极移动。
这样,通过电流的作用,盐离子被带到电极处并分离出来,从而实现了除盐的目的。
渗析原理是指溶液中组分之间由于浓度差异而发生的自发扩散现象。
在电渗析除盐工艺中,由于电流的作用,溶液中的盐离子浓度在正极和负极之间出现差异。
这种浓度差引发了盐离子的自发扩散运动,使得盐离子从浓度较高的区域移动到浓度较低的区域。
通过将电流引导到溶液中,使得盐离子在电场作用下进行自发扩散,并在电极处分离出来。
这样,盐离子被去除,达到了除盐的效果。
电渗析除盐工艺的设计和实施过程涉及多个步骤和组件。
首先,需要选择合适的电极材料和配置电极结构。
一般来说,正负极应分别由不同材料制成,以便于盐离子的选择性迁移。
其次,需要确定电流密度,即通过调节电流的强度和时间来控制盐离子的去除效率。
此外,溶液的流速和温度也对工艺的效果产生影响,需要进行合理的调控。
最后,除盐效果还受电解槽的尺寸和形状等因素的影响,需要在实际应用中进行优化。
电渗析除盐工艺具有许多优点。
首先,这是一种无化学药剂的物理除盐方法,不会引入额外的污染物。
其次,该工艺既可以作为独立的盐分处理方法,也可以与其他去盐工艺相结合,以提高去盐效果。
再次,电渗析除盐技术可以在宽范围的水质条件下使用,并且具有较高的除盐效率和良好的稳定性。
然而,电渗析除盐工艺也存在一些问题和挑战。
首先,该工艺对溶液的电导率要求较高,因此无法处理低电导溶液。
其次,电极容易受到盐结晶、脱落和泄漏等问题的影响,需要定期维护和检修。
此外,工艺的能耗较高,需要消耗大量的电能。
综上所述,电渗析除盐工艺通过利用电化学原理和渗析原理,利用电能驱动溶液中的盐离子向电极移动,从而实现去盐的目的。
电渗析技术脱盐的工艺方式

电渗析技术脱盐的工艺方式前言在现代水处理领域,脱盐技术是一个特别紧要的环节,电渗析技术就是其中一种常见的脱盐工艺方式。
本文将会深度讲解电渗析技术脱盐的工艺方式及其紧要性。
什么是电渗析技术?电渗析技术(Electrodialysis,简称ED)是一种利用离子选择性膜和电场进行物质分别和脱盐的技术。
其原理是在有电解质的溶液中,通过直流电场作用下的离子迁移,通过选择性渗透膜进行过滤和隔离,从而实现脱盐和离子分别。
电渗析技术的工艺方式1. 单级电渗析单级电渗析是电渗析技术中最基本的工艺方式。
其紧要由阳离子交换膜和阴离子交换膜,在它们之间加上直流电场,将盐溶解在水中的离子分别出来。
单级电渗析的紧要优点是设备简单,操作易行,能够实现大量高浓度水的处理。
但同时,单级电渗析也存在着单级电渗析成本高、水的流量低等问题。
2. 多级电渗析多级电渗析是单级电渗析技术的进展和进化。
基础理念也是通过交替放置阳离子交换膜和阴离子交换膜,将水中的离子分别出来。
与单级电渗析相比,多级电渗析的一个明显优点是可以大幅度提高水的流量。
这是由于多级电渗析可以通过分层方式使用,使得水流在多个膜层中循环,从而降低了过程中水的压力损失。
3. 双极板电渗析双极板电渗析是在经过多级电渗析技术进化后,集成了更多高级功能的一种电渗析工艺方式。
其基本原理是在多层膜片之间安装一组有相反电荷的电极板,使得离子在电场作用下逆向迁移,加速了脱离的速度。
此工艺方式的优点是再次提高了脱盐速度和效率,同时,其能够快速清洗膜,再生获得高纯水的机会较大。
4. 压缩电渗析压缩电渗析工艺是在单级电渗析技术的基础上,结合了反渗透技术后进展而来的新型脱盐技术。
其紧要原理是在进入膜层之前,通过压力泵将压力提高,使得水分子在进入膜时处于一种压缩状态,从而达到更快速的脱盐。
电渗析技术的应用与紧要性电渗析技术在现代水处理领域中广泛应用。
在工业领域,电渗析技术属于中小型设备,常见用于废水处理、环保领域、制药行业的制造纯水等应用。
实验四电渗析除盐实验

实验四电渗析除盐实验
覆盖本实验的各个环节
实验目的:利用电渗析除去盐溶液中的离子。
实验原理:电渗析除盐的原理是利用电场的作用力将溶液中的离子移入导电层,即毛细管内。
毛细管外皮连接正极电极,毛细管内连接负极电极,正极和负极的电势差在毛细表面产生电场,当溶液中的离子移入毛细管时,维持毛细管内电场,本质上就是离子的电位迁移,离子之间的电位差决定了渗析过程的进行速度。
实验原料及仪器准备:
原料:生理盐水(NaCl溶液),3mol/l 的氢氟酸溶液,0.2mol/l的硫酸钠溶液。
仪器:带有活性炭的水力比色管、活性炭层导电管,恒电流源、恒流源、pH计、电极组、烧杯、分液管、滤纸、温度控制器、精密天平等。
实验步骤:
1. 将传送液(NaCl溶液)放入加活性炭的水力比色管内,内部预加热温度至40℃,并用定量注入3mol/l的氢氟酸溶液和0.2mol/l的硫酸钠溶液,一共注入15mL。
2.将电极组连接到活性炭导电管中,一头为正极,一头为负极,用定量的恒电流源和恒流源给活性炭管供应电流,设定电流流量为5mA。
电渗析除盐的流程是怎么来的呢

电渗析除盐的流程是怎么来的呢概述随着人口的加添以及水资源的紧缺,除盐技术被广泛应用于水处理领域。
电渗析的显现和进展,为除盐技术的进展供应了新的途径。
本文将介绍电渗析除盐的流程是如何来的,以及它的优点和缺点。
电渗析原理电渗析是利用离子迁移速度和水的渗透作用,通过应用外加电场,让水中带电的盐离子在膜表面集中起来,形成离子致密层,随后将离子致密层与水相分别,从而达到除盐的目的。
电渗析除盐的流程电渗析除盐的流程一般包括以下几个步骤:1.进水和预处理进水的过程需要进行预处理,去除水中的悬浮微粒和生物生长物质,以避开对后续步骤中的膜和电极造成损害。
2.污水分别污水分别是通过电渗析膜将污水分别成两部分:离子浓度高的污水和盐离子浓度低的纯洁水。
3.集中离子通过外加电场将盐离子在电解质溶液中聚集成致密层,形成离子浓度更高的污水。
4.驱除方向流量在外加电场作用下,水中的离子向外膜行进。
同时,纯洁水也向外膜渗透,过程中会形成确定的阻力。
5.纯洁水回流为了保证离子浓度梯度的持续性,需要将纯洁水回流。
6.排放污水总体流程中分别出的污水需要得各处理,以达到环保排放的标准。
电渗析除盐的优点相对于传统的除盐技术,电渗析除盐具有以下的优点:1.可以高效地分别污水,零排放。
2.能够对高浓度盐水进行处理。
3.操作过程简单,占用面积小,节省能源。
电渗析除盐的缺点电渗析除盐也存在以下一些缺点:1.设备成本相对较高。
2.维护费用较高。
3.针对不同的水质成分,电渗析膜具有确定的选择性,需要选用不同的膜,加添了确定的难度和成本。
结论电渗析除盐技术在现代社会中得到了广泛的应用,解决了水资源日益削减和污染问题。
虽然电渗析除盐存在一些缺点,但是在技术领域不断进展的同时,也会不断克服这些缺点,提高技术的牢靠性和经济性,进一步推动电渗析除盐技术的进展。
电渗析除盐 -回复

电渗析除盐-回复电渗析除盐是一种高效、节能、环保的除盐技术,广泛应用于海水淡化、废水处理、工业用水净化等领域。
它利用电场效应和离子选择性膜的特性,将盐水中的阳离子和阴离子分离,从而实现水的除盐。
以下将详细介绍电渗析除盐的原理、工艺流程、应用前景等方面内容。
一、原理电渗析除盐是利用离子在电场中所受到的力来实现离子的分离。
通过在两端施加电压,形成电场,使带电的离子在电场的作用下由高浓度区迁移到低浓度区,从而实现离子的分离。
在这个过程中,采用离子选择性膜来选择特定的离子,从而将盐分和其他杂质分离出来。
二、工艺流程电渗析除盐工艺一般包括预处理、电解池和后处理三个步骤。
1. 预处理:将进料水通过净化设备进行预处理,去除悬浮物、沉淀物、胶体等杂质,以保证水质的适宜度。
2. 电解池:进料水经过预处理后,进入电解池。
电解池中设有正极和负极,正极和负极之间的空间设有离子选择性膜。
施加电压后,正极的水分子被氧化成氧气,负极的水分子被还原成氢气。
3. 后处理:经过电解池处理后的水被送入后处理设备,进一步去除残余的盐分和其他杂质,以获得符合要求的纯净水。
三、应用前景电渗析除盐技术具有以下优势,使其在海水淡化、废水处理、工业用水净化等领域具有广阔的应用前景。
1. 高效节能:相比传统热蒸汽法和逆渗透法,电渗析除盐技术能耗低,不需要高温和高压的条件,因此能够实现更高效的除盐效果,并降低能源消耗。
2. 环保可持续:电渗析除盐过程中不需要使用化学药剂,避免了化学药剂对环境的污染,减少了废液的产生,对环境更加友好。
3. 可广泛应用:电渗析除盐技术适用于海水淡化、废水处理、工业用水净化等多个领域。
尤其对于远离淡水资源的沿海地区和干旱地区,电渗析除盐技术具有重要的应用价值。
综上所述,电渗析除盐技术是一种高效、节能、环保的除盐技术,具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和技术的不断成熟,相信电渗析除盐技术将会在水资源管理和环境保护等领域发挥重要作用。
反渗透、电渗析、电吸附除盐技术比较

反渗透、电渗析、电吸附技术比较一、原理比较1、反渗透(RO)除盐原理当纯水和盐水被理想半透膜隔开,理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过,此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧,这种现象称为渗透,若在膜的盐水侧施加压力,那么水的自发流动将受到抑制而减慢,当施加的压力达到某一数值时,水通过膜的净流量等于零,这个压力称为渗透压力,当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时,水的流向就会逆转,此时,盐水中的水将流入纯水侧,上述现象就是水的反渗透处理的基本原理。
2、电渗析除盐原理电渗析是膜分离技术的一种,是利用离子交换膜对阴、阳离子的选择透过性能,在外加直流电场力的作用下,使阴、阳离子定向迁移透过选择性离子交换膜,从而使电介质离子自溶液中分离出来的过程。
除盐原理如图所示,电渗析器中交替排列着许多阳膜和阴膜,分隔成小水室。
当原水进入这些小室时,在直流电场的作用下,溶液中的离子就作定向迁移。
阳膜只允许阳离子通过而把阴离子截留下来;阴膜只允许阴离子通过而把阳离子截留下来。
结果这些小室的一部分变成含离子很少的淡水室,出水称为淡水。
而与淡水室相邻的小室则变成聚集大量离子的浓水室,出水称为浓水。
从而使离子得到了分离和浓缩,水便得到了净化。
3、电吸附(EST )除盐原理电吸附技术,又称电容性除盐技术,其基本原理是基于电化学中的双电层理论,利用带电电极表面的电化学特性来实现水中带电粒子的去除、有机物的分解等目的。
电吸附原理见图,原水从一端进入由两电极板相隔而成的空间,从另一端流出。
原水在阴、阳极之间流动时受到电场的作用,水中带电粒子分别向电性相反的电极迁移,被该电极吸附并储存在双电层内。
同时,随着电极吸附带电粒子的增多,带电粒子在电极表面富集浓缩,从而使水中的溶解盐类、胶体颗粒及其带电物质滞留在电极表面,最终实现盐与水的分离,获得净化/淡化的出水。
.图 电吸附除盐原理示意图二、电吸附与反渗透、电渗析在污水回用领域的技术特点比较进水出水。
电渗析技术在物料脱盐领域的广泛应用与优势
电渗析技术在物料脱盐领域的广泛应用与优势电渗析技术(Electrodialysis, ED)作为一种高效的物料脱盐方法,自20世纪50年代确立以来,在工程技术应用中迅速崛起,广泛应用于海水淡化、苦咸水脱盐、废水处理以及食品、医药、电子、电力等多个行业。
本文将详细探讨电渗析技术在物料脱盐方面的应用及其优势。
电渗析技术基本原理电渗析技术利用离子交换膜的选择透过性,在外加直流电场的作用下,使阴阳离子定向迁移并选择性过膜。
装置通常由直流电场、多对阴离子交换膜(AEM)和阳离子交换膜(CEM)以及辅助材料(如垫片、电极、密封垫片)组成。
在电场作用下,离子在膜内迁移速度加快,形成浓水室和淡水室,从而实现脱盐目的。
物料脱盐应用海水淡化与苦咸水脱盐电渗析技术在海水淡化和苦咸水脱盐方面有着显著的应用效果。
通过电渗析装置,可以将海水或苦咸水中的盐分大量去除,生产出符合饮用水标准的淡水。
这一技术不仅解决了水资源短缺的问题,还降低了海水淡化的成本,为沿海地区和内陆缺水地区提供了可靠的淡水资源。
工业废水处理在工业废水处理中,电渗析技术能够有效去除废水中的盐分和有害物质,实现废水的资源化利用。
例如,从电镀废液中回收镍等贵重金属,既减少了环境污染,又提高了资源回收率。
此外,电渗析技术还可用于处理含有高浓度盐分的化工废水,降低废水中的盐分含量,使其达到排放标准或回用标准。
食品与医药工业在食品工业中,电渗析技术可用于果汁的脱酸和提纯,提高果汁的口感和质量。
同时,该技术还可用于氨基酸类物质的除盐,如苏氨酸、苯丙氨酸等,提高产品的纯度和质量。
在医药工业中,电渗析技术可用于医药中间体的除盐,确保药品的纯净度和安全性。
化工产品的制取电渗析技术在化工产品的制取中也有广泛应用。
例如,通过电渗析技术可以制取酸、碱、盐等化工产品,同时也可用于有机物的分离和纯化。
这一技术不仅提高了化工产品的产率和纯度,还降低了生产成本和能耗。
其他应用此外,电渗析技术还可用于锅炉给水的初级软化脱盐、物料浓缩、提纯、分离等物理化学过程。
实验四电渗析除盐实验
实验四电渗析除盐实验一、实验目的1.学习电渗析除盐的原理及方法;2.掌握电渗析除盐实验的操作方法;3.了解电渗析除盐对水样中盐离子的去除效果。
二、实验原理电渗析是利用电场对溶液中的离子进行选择性迁移的一种方法。
当在两个电极之间施加电场时,带电离子会受到电场力的作用,向相反电极迁移,形成离子迁移电流。
根据离子的电荷量和尺寸,不同离子的迁移速率也不同。
在电渗析过程中,离子的迁移速率与其电荷量成正比,与其尺寸成反比。
三、实验仪器和药品1.电渗析装置:包括电源、电极等;2.脱离盐水溶液:可以用食盐和水配制;3.导电率计:用于测量脱离盐水溶液的导电率。
四、实验操作步骤1.配制脱离盐水溶液:将适量的食盐加入一定量的水中,充分溶解形成脱离盐水溶液;2.准备电渗析装置:将电极插入脱离盐水溶液中,保持电极之间的距离一致;3.接通电源:将电源正极和负极分别连接到电渗析装置的两个电极上,然后接通电源;4.设置电场强度:根据实际需要,设置适当的电场强度;5.开始电渗析除盐:打开电源,让电场作用于脱离盐水溶液中的离子,观察离子迁移现象;6.测量导电率:在电渗析过程中,定期使用导电率计测量脱离盐水溶液的导电率变化,以评估去除效果;7.关闭电源:实验结束后,关闭电源,取出电极,清洗干净。
五、实验注意事项1.实验过程中应小心操作,避免触碰电源和电极;2.设置电场强度时应遵循安全操作规范;3.实验结束后应将电极清洗干净,以免残留盐离子对下次实验产生影响。
六、实验结果与分析1.实验中测得脱离盐水溶液的导电率随时间的变化情况;2.根据导电率变化情况可以评估电渗析除盐的效果,判断盐离子的去除程度。
七、讨论与思考1.电渗析除盐实验对于不同种类的盐离子有不同的去除效果,应用于实际水处理中时应考虑盐离子的种类及浓度;2.电渗析除盐实验中的电场强度、电极材料等因素也会影响除盐效果,可以进一步探究。
八、实验总结通过本次电渗析除盐实验,了解了电渗析除盐的原理和操作方法,并掌握了电渗析装置的使用技巧。
实验四 电渗析除盐实验(1)
实验电渗析除盐实验一、实验的目的和要求1、了解、熟悉电渗析设备的构造、组装及实验方法;2、掌握在不同进水浓度或流速下,电渗析极限电流密度的测定方法;3、求定电流效率及除盐率。
二、实验原理电渗析是一种膜分离技术,已广泛地用于工业放心液回收及水处理领域(例如除盐或浓缩等)。
电渗析膜由高分子合成材料制成,在外加直流电场的作用下,对溶液中的阴阳离子具有选择透过性,使溶液中的阴阳离子在由阴膜及阳膜交借排列的隔室产生迁移作用,从而使溶质与溶剂分离。
离子选择透过是膜的主要特性,可用道南平衡理论予以解释。
应用道南平衡理论于离子交换膜,可把离子交换膜与溶液的界面看成是半透膜,电渗析法用于处理含盐量不大的水时,膜的选择透过性较高。
一般认为电渗析法适用于含量在3500mg/L以下的苦咸水淡化。
在电渗析器中,一对阴阳膜和一对隔板交错排列,组成最基本的脱盐单元,称为膜对。
电极(包括共电极)之间由若干组膜对堆叠在一起,称为膜堆。
电渗析器由一至数组膜堆组成。
电渗析器的组装方法常用“级”和“段”来表示。
一对电极之间的膜堆称为一级,一次隔板流程称为一段。
一台电渗析器的组装方式可分为一级一段、多级一段、一级多段和多级多段。
一级一段是电渗析器的基本组装方式。
电渗析器运行中,通过电流的大小,与电渗析器的大小有关。
因此为便于比较,采用电流密度这一指标,而不采用电流的绝对值。
电流密度即单位除盐面积上所通过的电流,其单位为:mA/cm2.若逐渐增大电流强度(密度)i,则淡水隔室膜表面的离子浓度C′必将逐渐降低。
当i达到某一数值时C′→0,此时的I值称为极限电流。
如果再稍稍提高I值,则由于离子来不及扩散,而在膜界面处引起水分子的大量电离,成为H+和OH-。
它们分别透过阳膜和阴膜传递电流,导致淡水室中水分子的大量电离,这种膜界面现象称为极化现象,此时的电流密度称为极限电流密度,以i 1im 表示。
极限电流密度与流速、浓度之间的关系如式(4-1)所示。
9章—2电渗析法淡化与除盐
9章—2电渗析法淡化与除盐电渗析法是一种利用电场力和膜渗透性质将溶液中的离子分离的技术。
它可以用于淡化水和除去盐分,是一种环保、高效的处理水质的方法。
本文将分别从电渗析法的原理、应用、优点和局限性等方面进行阐述。
电渗析法的原理是通过在两端施加电压,利用电场力使离子移动,经过膜的渗透过程分离出纯溶液和浓缩溶液。
在电渗析单元中,通常有正向离子交流膜和负向离子交流膜两层膜。
当施加电场后,正向离子会被正向膜排斥,从而进入浓缩室;负向离子会被负向膜排斥,从而进入纯化室。
通过这种方式,可以实现溶液中离子的分离和淡化。
电渗析法在淡化和除盐方面有着广泛的应用。
在淡化方面,该方法可用于处理含钠、氯离子较高的海水,可用于海水淡化,用于灌溉或饮用水水源。
在除盐方面,电渗析法可以与其他膜分离技术如反渗透和纳滤结合,进一步提高水的纯度。
此外,电渗析法还可以用于电镀废水处理,以及其他含有重金属的废水处理。
电渗析法有着一些优点。
首先,相较于传统的热蒸馏或冷冻结法,电渗析法不需要高能耗,因此具有更低的操作成本。
其次,电渗析法对水质的要求较低,几乎可以处理各种水源,无论其硬度或者盐分含量。
再次,电渗析法的膜模块结构紧凑,占地面积较小,使得设备布置灵活,适应性强。
此外,电渗析法还可以逆向操作,实现浓缩溶液中离子的回收。
尽管电渗析法有很多优点,但也存在一些局限性。
首先,电渗析法对于含有高浊度或者高溶解物的水源处理效果较差,容易造成膜污染。
其次,随着时间的推移,膜表面会形成一层浓缩膜,导致通量下降,需要定期更换。
最后,由于电渗析法需要使用电压,因此存在一定的安全风险,需要进行专业的操作。
综上所述,电渗析法是一种有效的淡化和除盐技术,可以应用于海水淡化、废水处理等领域。
它具有操作成本低、适应性强等优点,但也存在着对水质要求较低、膜污染等局限性。
因此,在实际应用中需要根据具体的水质状况进行选择,并结合其他技术进行综合处理,以实现最佳的水处理效果。
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一、电渗析的基本原理
原理:阴阳离子交换膜对溶液中阴阳离子的选择透过性, 而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。
阴膜只让阴离子穿过;阳膜只让阳离子穿过。 电极两侧会发生氧化还原反应
阴极还原反应 2H++2e→H2↑ 阴极室溶液呈碱性结垢 阳极氧化反应 4OH-→O2↑+2H2O+4e 阳极室溶液呈酸性腐蚀
若有少量离子在浓度差的作用下进行两相扩散,势必打破电中性,产生 顿南电位。
顿南电位趋向于把膜内的反离子拉回,而把铜离子排斥到溶液中,以恢 复电中性。
这样,由浓度差产生的离子扩散趋势,就被反方向的顿南电位抵消,建 立起一种浓度不均衡的平衡状态,这种平衡称为顿南平衡。
三、离子交换膜的作用机理 ▪ 顿南膜平衡理论:
4. 反渗透(RO):膜两侧有浓度差,在浓度高的一 侧施加一定的压力,使溶剂(如水)透过膜而纯化 或浓缩的膜分离技术。
5. 微滤(MF):膜两侧有浓度差,在浓度高的一侧 施加一定压力,截留水中的细菌、粘土等微粒的技 术。
6. 超滤(UF):膜两侧有浓度差,在浓度高的一侧 施加一定压力,截留水中的大分子以及细菌、病毒、 胶体等微粒的技术。
在电渗析过程中,电能的消耗主要用来克服电流通过溶液、 膜时所受到的阻力以及进行电极反应。运行时,进水分别地不断 流经浓室、淡室以及极室。
淡室出水即为淡化水,浓室出水即为浓盐水,被室出水不断 排除电极过程的反应物质,以保证电渗析的正常进行。
为降低电极反应在总能量消耗中所占的比例,工业生产中 组成多膜电渗析槽,称为电渗析器。
例如,把离子交换膜浸入NaCl溶液中时,根据化学平衡原理,如果在膜 内溶液中两处游离离子达到平衡时,它们的离子浓度的乘积相等。
四、电渗析器的构造与组装: 1、构造:
用夹紧板紧固在一起的膜堆部分称为电渗析器。电渗器 的结构包括压板、电极托板、电极、极框、阴膜、阳膜、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,组一定形式的电渗析器。整体结构可分为膜堆、极区和 紧固装置等三大部分。
第二节 电渗析除盐
溶剂透过膜的过程称为渗透,溶质透过膜的过程称为渗析。 1.电渗析(ED):在外加电场的作用下,利用阴、阳离子 交换膜对阴、阳离子的选择透过性,把电解质从水溶液中分 离出来的膜分离技术。 2. 渗析(D):是由于膜两侧有浓度差,使水中的溶质透 过膜分离的技术。
3. 渗透:由于膜两侧有浓度差,使溶剂(如水)透 过膜分离的技术。(溶质不发生迁移)
三、离子交换膜的作用机理 ▪ 顿南膜平衡理论:
在交换膜内存在大量的固定离子和相应的反离子,电量相等,保持电中 性,但它们的浓度要比溶液相中高。浓度差使膜内离子向溶液中扩散。 但膜内的固定离子不可移动,为保持电中性,反离子也不能移出膜外。
溶液中的同离子浓度比膜内高,但为保持两相内的电中性,不能扩散到 膜内。
均相膜指整张膜完全是按离子交换树脂的制造工艺制成的, 是将树脂的母体连接起来,成为连续的膜状物,在这种膜中聚合 电解质和成膜材料之间发生了化学结合而成为共聚体。
由于这种膜的化学性能是均匀的,膜的各部分具有相同特性 ,是单相的,故叫均相膜。
半均相膜的聚合电解质与成膜材料混合得十分均匀,它的 化学性能的均匀性可以大为提高,但两者之间没有化学结合。
第二节 电渗析除盐
所谓膜分离是指在某种推动力作用下,利用特定膜的透过性能,达 到分离水中离子或分子以及某些微粒的目的。电渗析、反渗透、超滤以 及渗析统称为膜分离法。
膜分离的推动力可以是膜两侧的压力差、电位差或浓度差。这种分 离方法可在室温、无相变条件下进行,具有广泛的适用性。各种膜分离 法的推动力与分离对象如下表所示。
(1)电极 工业上所用的电极材料要求: 导电性能好、机械强度高、对所处理溶液的化学和电化学稳定
性好、分解电压低、超电压小、取材资源广、加工方便、价格便宜。 电极的形状有:
丝状、网状和平板状等多种。 电极一般都镶嵌在导水板中,通常简称为电极板。 电极材料有: 石墨、铅、不锈钢、钛涂钌(或钛涂铂)、铅银合金和钛涂过 氧化铅( PbO2 )等。
2、离子交换膜的性能 选择透过性:离子交换膜的选择透过性实际上并不是那 样理想的,因为总是有少量的同号离子(即与膜上的固定 活性基电荷符号相同的离子)同时透过。
导电性:膜电阻与电渗析所需要的电压有密切的关系。电 阻越小,所需电压越低。膜电阻一般用膜的电阻率乘以膜 的厚度表示,单位为cm 2。
机械性能:应具有较高的机械强度和韧性。
3、离子交换膜的理论模型
离子交换膜是具有微细孔道海绵状结构的薄膜。以阳离子 交换均相膜为例上由化学键结合大量完全电离成阴离子的基团,表现出负 电性,它们在整个膜结构中是均匀分布的。 (2)膜内水相与一般电解质水溶液相似,也是等摩尔的存 在着游离的阳离子和阴离子。 (3)固定离子的浓度由膜的结构决定。 (4)网状结构的孔隙对游离离子的运动并无阻碍。 由于离子交换膜中含有相当浓度的游离离子,使它具有 良好的导电性能。
原水
极水
阳 阴阳 阴阳 阴阳
极+ + 阳极 室 浓
—
++
淡浓
— —
+ +
淡浓
— —
极
+
室—
淡
阴极
—
浓水
淡水
电渗析分离原理图
二、离子交换膜:
1、离子交换膜的种类 离子交换膜是电渗析器的重要组成部分,按其选择透过性
能,主要分为阳膜与阴膜;按其膜体结构,可区分为异相膜、 均相膜、半均相膜。
异相膜通常是具有交换基团的聚合电解质(树脂)与成膜材料(粘合剂)粘 合生成薄膜,井加入衬网而制成。异相膜的优点是机械强度好、价格低,缺 点是膜电阻大、耐热差、透水性大。均相膜则相反。
阳阴 膜膜
阴
膜
阴 极
1. 膜堆
阴、阳膜和一对浓、淡水隔板交替排列,组成最基本的脱盐 单元,称为膜对。电极之间由若干组膜对堆叠一起即为膜堆。
用于隔开阴、阳膜之间的隔板由隔板框和隔网组成。其上有 配水孔、布水槽、流水道以及搅动水流用的隔网。常用的隔网 有鱼鳞网、编织网等形式。
编织网
2. 极区 极区由电极、极水室、导水板等组成。