电渗析装置动画演示
电渗析(ED)技术及操作简介
电渗析（ED）技术及操作简介电渗析原理电渗析器是在外加直流电场的作用下，当含盐分的水流经阴、阳离子交换膜和隔板组成的隔室时，水中的阴、阳离子开始定向运动，阴离子向阳极方向移动，阳离子向阴极方向移动，由于离子交换膜具有选择透过性，阳离子交换膜（简称阳膜）的固定交换基团带负电荷，因此允许水中阳离子通过而阻挡阴离子，阴离子交换膜（简称阴膜）的固定交换基团带正电荷，因此允许水中的阴离子通过而阻挡阳离子，致使淡水隔室中的离子迁移到浓水隔室中去，从而达到淡化的目的。
电渗析器通电以后，电极表面发生电极反应，致使阳极水呈酸性，并产生初生态的氧O2和氧气Cl2。
阴极水呈减性，当极节水中有Ca=+和Ng++时由生成CaCO3和Ng(OH)2水垢，结集在阴极上，阴极室有氧气H2排出。
因此极水要畅通，不断排出电极反应产物，有利于电渗析器正常运行。
三、电渗析的结构电渗析不论其规格怎样，形式如何，均由膜堆、电极、夹紧装臵三大部件组成。
1.膜堆一张阳膜、一张隔膜、一张阴膜，再一张隔板组成一个膜对，一对电极之间所有的膜对之和称膜堆。
它是电渗析器的心脏部件，也是电渗析器性能好、坏的关键部件。
在此简单介绍组成膜对零件的主要材料：（1）阴、阳离子交换膜：按膜中活性基团的均一程度可分为异相膜（非均质），均相膜与半均相膜。
理论上讲均相膜优越，事实上由于各制膜厂技术水平不齐，生产经验不等，制出来的膜性能相关很大，即使同一家厂的产品由于批号不一样性能差别也不小。
本所通过试制比较确定采用上海化工厂生产的异相膜，该膜性能相对比较稳定。
（2）隔板：本所电渗析器隔板流进均为无回路短流形式。
其边框采用0.9毫米聚丙烯板冲压成型。
内烫二聚丙烯丝编织网构成水流通道，有时根据用户需要选用0.5或1.2毫米聚丙烯板加工成型（一般说隔板愈薄脱盐效果越好，但对进水水质要求也愈高）。
2.电极一般电渗析的电极采用石墨、铅、不锈钢材料，这些电极材料易得，造价低，制作方便；但电化学性能不好，寿命短。
电渗析
2.液膜类型
内相
外相
①浸渍型：以多孔高分子膜作 由于将液膜含浸在多孔支撑体上，可以承 受较大的压力，且具有更高的选择性，可 为支架 , 使液体膜溶液 ( 有机 以承担合成聚合物膜不能胜任的分离要求。 溶剂 ) 浸渍在其孔穴部位 , 并 通常孔径越小液膜越稳定，但孔径过小将 使空隙率下降，从而将降低透过速度，存 在内外相均接触水溶液。 在传质面积小。
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膜支架
O
3. 液膜分离原理
C 液料 液料 液膜 R C+R→P 液膜 液料 液膜
R1
C+R1 → P1
(c) 膜中化学反应
主要过程对电渗析有利，次要过程均会影响电渗析的除盐 或浓缩效率，增加电耗。设计中，应选择理想的离子交换膜和 最佳的操作条件，设法消除或改善这些不利影响。
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极化与极限电流浓度
• 电渗析过程中，膜内反离子的迁移数大于溶液中的迁移数，从而造 成淡水室中在膜与溶液的界面处形成离子亏空现象，当操作电流密 度增大到一定程度时，主体溶液内的离子不能迅速补充到膜的界面 电渗析的极化现象对电渗析的运行有很大影响： 上，从而迫使水分子电离产生H+和OH—来负载电流，这就是电渗 （ 1）极化时一部分电能消耗在水的电离上，使电流效率下降； 析的极化现象。
2）极化时，在浓水侧的阴膜界面上形成沉淀会堵塞水流通道。 • （ 电流密度是指单位面积膜通过的电流，使水分子产生离解反应时的 操作电流密度称为极限电流密度。 （ 3）由于沉淀和结垢的影响，膜性能发生变化，机械强度下降， 膜电阻增大，缩短了膜的使用寿命。
为了避免极化和结垢，目前采用的措施包括：
•
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纳滤膜及其技术的应用领域
第六章渗析与电渗析
血 流 量 （cm3/min） 过滤压力 （mmHg） 过滤流速 （cm3/min） 截留分子量
清 除 率 （cm3/min）
1200—1300 30—50 110—130 漏少许白蛋白
100—200 100—200 5—10 1万—2万
150—350 200—500 60—100 2万—5万
尿 素 （分子量=60）
图6-7 各种血液净化法对不同分子量溶质的透析效能
6.2 电渗析
引言 电渗析的基本原理 电渗析膜 电渗析器
6.2.1 引言
电渗析过程是一个电化学分离过程，在 电渗析过程中，应用荷电膜，在电位差推动 力的作用下，使溶液中的离子透过膜，而同 溶剂和其它的不带电的组分分开。这种使离 子在电场作用下，通过膜进行渗析迁移的过 程称为电渗析(Electrodialysis)。
在实际中，电渗析过程物质透过膜的传 递十分复杂，以NaCl水溶液渗析过程为例加 以说明，见图6-10，主要有以下的几种物质
传递过程：
图6-10
电渗析过程中的各种传递过程
反离子迁移，是电渗析过程的主要传递过程， 使进料得以脱盐或浓缩。 同名离子迁移，是与膜中固定基团带相同电 荷的离子透过膜的迁移。这是由于电渗析膜 的选择性不可能是100%，使得与反离子迁 移量相比，量很小的一部分同名离子在电场 和浓度梯度的作用下，透过膜发生迁移，如 阴离子透过阳膜，而阳离子透过阴膜。同名 离子的迁移降低了电渗析过程的效率。
亦可写成阻力的形式，阻力R与在两液膜 及膜中的传质阻力R1，R2， Rm 的关系为:
R Rm R1 R2
(6-3)
不同的物质这三种阻力在总阻力中所占
的百分比是不同的。Colton曾考察了血液透析
电渗析操作说明
电渗析系统操作说明一、电渗析（ED）概述电渗析是一种利用荷电膜的选择透过性和电场力作用对水中的离子型物质进行分离而达到脱盐、浓缩等预期目的的一种膜分离设备。
电渗析器的主要部件为阴、阳离子交换膜、隔板、电极和直流电源四部分。
隔板构成的隔室为液体流经过的通道。
物料经过的隔室为脱盐室，浓水经过的隔室为浓缩室。
在直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，阳离子透过阳膜，阴离子透过阴膜，脱盐室的离子向浓缩室迁移，浓缩室的离子由于膜的选择透过性而无法向脱盐室迁移。
这样淡室的盐分浓度逐渐降低，相邻浓缩室的盐分浓度相应逐渐升高。
经过这样的过程物料中的盐分得以脱除。
电渗析膜技术主要应用于化学制药工艺中物料的脱盐（灰份的去除），涉及的脱盐产品有阿斯巴甜、L-肉碱、碘海醇、甘露醇、各类氨基酸、各种糖类、有机酸、醇类等。
也可用于高含盐废水的进一步浓缩，含氨氮废水的零排放处理，电镀废液中的金属回收，冶金行业的废水回用等。
二、电渗析安装示意图1、膜堆组装顺序：铁夹板－绝缘橡皮－电极板A－极室格网及极框－极膜－隔板正－阴膜－隔板反－阳膜－隔板正－阴膜－隔板反－……阴膜－隔板反－极膜－极室格网及极框－电极板B－绝缘橡皮－铁夹板。
膜堆组装顺序图2、组装过程请注意隔板的正反和膜片的交替顺序，防止浓淡水室的混料。
3、紧固夹紧螺杆时，首先从电渗析中部的螺杆开始上紧螺母，要求对角上紧并均匀用力，切不可单边用力过猛。
4、上紧螺杆后，再把电渗析器用起吊设备吊起，安装到支撑架上。
过程中需要注意电渗析器的重心位移，防止砸坏设备和造成人员的受伤。
-4-·5、电渗析器安装完毕后，将极水管、浓水管、淡水管和相应的电渗析器上的接口连接牢固。
电渗析管路连接图三、电渗析器进料要求：料液温度：5~40℃PH：2~12浊度＜0.3mg/L高锰酸钾指数＜3mg/L游离氯＜ 1.5mg/LFe3+＜0.3mg/LMn2+＜0.1mg/L进电渗析器之前，料液需经精度小于2微米过滤器过滤。
电渗析技术简介
知识讲座第二讲电渗析技术简介电渗析是五十年代发展起来的膜法分离技术之一，它的应用范围巳从初期的海水和 苦咸水淡化扩大到电子、医药、化工、工业 综合利用等乃至环境保护领域中。
目前，我国巳有二十多个省市共1000多台电渗析设备投入运转。
为进一步普及电渗析技术，仍有必要对电渗折技术作概念性介绍。
一、电渗析的原理电渗析是利用具有选择透过性的离子交换膜在外加直流电场的作用下，使水中的离子作定向迁移，并有选择地通过带有不同电荷的离子交换膜，从而达到溶质和溶剂分离的一种物理化学过程。
其原理如图所示。
图为一个4隔室型的电渗折原理示意 图，A 为阴离子交换膜（简称阴膜），C 为 阳离子交换膜（简称阳膜），阴膜与阳膜交替 排列，两端设置电极。
阴膜与阳膜之间的空间称为隔室。
包含电极的隔室称极室，通入极室的水流称为极水。
将含有NaCl 的溶液分别通入隔室1、3和 2、4中，并将极水分别通入阳极室a 和阴极室b 。
当接通电源后，水中的离子即开始作定向迁移，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移。
由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻挡阴离子；阴离子交换膜只允许阴离子通过，阻挡阳离子。
因此，隔室1、3中的钠离子分别透过阳膜进入隔室2、4；氯离子透过阴膜进入隔室2、4。
而隔室2、4中的钠离子和氯离子则均被不同电性的离子交换膜所阻挡而不能迁出，于是形成1、3隔室中的离子数量减少，2、4隔室中的离子数量增加的交替排列的脱盐室和浓缩室。
在应用中，以紧面装置将众多的隔室压紧，使所有的淡水隔室和浓水隔室各自联通，即可进行工作。
二、电滲析器的构造电渗析器包括由离子交换膜、隔板、隔网组成的膜堆部分和电极、极框组成的电极部分。
各部分以紧固框架压紧，成为一个整体。
离子交换膜：电渗析设备中的离子交换膜在整个设备中是最关重要的部件，膜性能的优劣对设备的脱盐能力起着决定性的作用。
离子交换膜通常以聚乙烯等高分子材料为基膜，基膜的高分子链上，接有可以电离出阳离子或阴离子的活性基团，活性基团由固定基团和解离离子组成。
电渗析(ED)实验装置操作说明
电渗析（ED）实验装置操作说明一．实验设备1．电渗析：IONICS ，USA2．膜片型号：①ANION MEMBRANE：AR103DQP②CATION MEMBRANE：CR09EXMP③NUMBER：12SET二．实验料液Dilute tank：7.2L（古龙酸+30%NaOH）,PH:7.0左右。
Concentrate Tank: 7.2L WaterElectrode Tank: 3L 1% NaSO4溶液三．操作过程1．料液中如有杂物或结晶，应先进行过滤后，方能加入水箱，以防膜片堵塞。
2．配置及量取溶液，加入对应的水箱古龙酸溶液—Dilute 水箱纯水—Conc 水箱NaSO4溶液—极水水箱3．启动泵浦，调整压力①打开泵浦开关（POWRE），先对料液进行搅拌，4分钟后可对母液取原样②打开膜堆开关（STACK SWITCH），将电压调节至26V左右。
③调节压力及流量，并保持压力的稳定浓水（CONCENTRATE）：0.8bar-0.9bar母液（DILUTE）：0.8bar-0.9bar极水（ELECTRODE）：0.8bar-0.9bar④记录相应的数据每3-4小时，记录相应的运行数值（主要有：时间、电压、电流、电导、PH值、流量、压力、温度等），以便对运行过程进行分析。
每3-4小时，取样一次，约10ML。
⑤当母液的电导下降至5.0左右时，跟据其数值下降速度，基本可以停机。
⑥量取每个水槽中的体积，并做相应的记录（量取体积时，应注意将管道中残留的有效液体逼出。
四．膜堆的清洗1．关闭膜堆的启动开关，将变压器调至零点。
2．首先用1%的HCL溶液清洗，体积约4L，时间约15分钟。
3．其次用水清洗（注意先将管道中残留的HCL溶液顶出），5分钟左右。
4．再次用5%NaCL+0.2%NaOH溶液清洗，体积约4L，时间约15分钟。
5．最后再次用水清洗（注意先将管道中残留的5%NaCL+0.2%NaOH溶液顶出），清洗时间约5分钟即可。
电渗析知识
超
超滤膜
滤
水盐
与 反
超滤过程
渗
透
压力（要大于渗透压力）
的
盐 大分子
区
供水
别
反渗透膜
示
意
水
反渗透
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超滤的截留机理：主要是物质在膜表面及微孔内的吸附、在孔 内的停留（阻塞）、膜表面的机械截留（筛分）、架桥截留和 膜内部网络截留。
机械截留
吸附截 架桥
留
截留
膜表面截留
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膜内部网络截留
超滤在水处理的应用
最-6- 佳的操作条件，设法消除或改善这些不利影响。
极化与极限电流浓度
• 电渗析过程中，膜内反离子的迁移数大于溶液中的 迁移数，从而造成淡水室中在膜与溶液的界面处形
电成渗离析子的亏极空化现现象象对，电当渗操析作的电运流行有密很度大增影大响到：一定程度 （1时）极，化主时体一溶部液分内电的能离消耗子在不水能的迅电速离补上充，到使电膜流的效界率面下上降，； （2从）极而化迫时使，水在分浓子水电侧离的阴产膜生界H面+和上O形H成—沉来淀负会载堵电塞流水，流这通道。
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电渗析装置示意动画
2.电渗析器装置与组装
主要部件 离子交换膜：组装前膜预处理，操作溶液浸泡24-48小时，停运时充满溶液 隔板：膜的支撑体，保持膜间距，水流通道；浓、淡室隔开 电极：要求耐腐蚀、导电性能好 夹紧装置：把极区和膜堆组成不漏水的电渗析器整体
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电渗析器组装
–几个术语：
–膜对：由1张阳膜、1张淡水隔板， 1张阴膜、1张浓水隔板 按一定顺序组成的电渗析器膜堆的最小脱盐单元
–膜堆：若干模对的集合体 –级：电渗析器中一对电极之间所包含的膜堆称为一级，一台
电渗析操作规程
电渗析工作原理及操作规程工作原理：电渗析器是利用再直流电场作用下，阴、阳离子交换膜对溶液中的阴阳离子的选择透过性，使溶液中的阴、阳离子在隔室中发生离子迁移，分别通过阴阳离子交换膜而达到除盐或浓缩的目的。
一、开机运行：首先检查电渗析器的管路系统、电器系统、供水系统是否完好，再调整好进出水阀门，先打开浓淡水出水阀、极水排放阀、气动浓水回用阀，再打开电渗析进水阀及气动原水进水阀、浓水进水阀，再后打开供水泵进出水阀，在打开供水泵进出水阀门时，把阀门开小一点，启动供水泵、调整流量（供水泵阀门），达到所需流量后（原水、浓水各10t/h，极水2t/h）使流量计内无气泡，方可通电。
通电时，电压要缓慢向上调，根据该设备的具体情况，电压控制在160-200v之间，运行3-5分钟，测定淡水水质，二、倒极（调换电极）当电渗析连续工作50分钟后需倒极一次，倒极时，首先把二路水（浓淡水）同时送浓水箱，再把整流器调至零切断电源，启动另一向电源，（例：整流器原来开正向、倒极后开反向）缓慢调整电压，测定淡水水质，合格后淡水送淡水池，浓水继续进浓水箱（注：倒极后浓淡水管互换了，原来的淡水管变成浓水管，浓水管则成淡水管），倒极时，电渗析只停电不停水，如果是手动，倒极时，应把原来关闭的原水进水阀、浓水进水气动阀打开，关闭原来开启的进水阀，水合格后，调整气动淡水出水阀及关闭淡水至浓水箱阀门，浓水继续进浓水箱。
三、酸洗：当电渗析器连续工作数天后，脱盐率有明显下降，压力明显上升，必须用酸洗的办法来消除之缺点，酸洗时，首先关闭流量计进水阀及浓淡水出水阀，极水排放阀也同时关掉，打开流量计后面的三只进酸阀及回酸阀，极水回酸阀也同时打开，然后打开酸洗泵进出水阀，启动酸洗泵，将稀盐酸循环打入电渗析器（注：酸洗浓度为3%，按酸洗箱容积配比），酸洗时间为50分钟，酸洗结束后，关闭所有进酸阀、回酸阀及酸洗泵进出阀门，打开原水运行进水阀，同时打开浓水排放阀，用原水冲洗电渗析器及电析室，冲洗至PH6-7（用1-1电渗析4的PH试纸测定），即可投入再运行，生产淡水。