电渗析技术概述及应用进展

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简述电渗析法的原理及应用

简述电渗析法的原理及应用

简述电渗析法的原理及应用1. 电渗析法的原理电渗析法是一种通过电场作用分离溶液中的离子和小分子的技术。

其原理基于半透膜的选择性通透性,通过在溶液中施加外加电场,将离子和小分子从混合溶液中分离出来。

电渗析法的实质是离子迁移,根据离子在电场中的迁移速度和方向不同,可以实现离子的选择性分离。

在电渗析中,通常使用带电的半透膜,通过离子电荷之间的相互作用来选择性地阻挡或通过特定离子。

电渗析法的原理基于两种主要机制:电动力和限速扩散。

电动力是电场对离子产生的力,其大小与离子电荷和电场强度成正比。

限速扩散是指离子在半透膜中扩散的过程受到限制,与离子的大小和半透膜孔径大小有关。

2. 电渗析法的应用电渗析法广泛应用于化学、生物、环境等领域,具有以下几个主要应用方面:(1) 分离和富集离子通过在电渗析过程中调节电场强度和选择性膜的特性,可以选择性地富集或分离目标离子。

这一特点使得电渗析法在分离有机离子、重金属离子等方面具有广泛应用。

(2) 脱盐和浓缩溶液电渗析法可以从盐水中去除溶液中的离子,实现溶液的脱盐。

同时,通过调节离子的迁移速度和方向,还可以实现对溶液中离子的浓缩。

(3) 应用于蛋白质分离和纯化电渗析法作为一种非常有用的蛋白质分离和纯化技术广泛应用。

通过调节电场强度、半透膜的特性和蛋白质的特性,可以实现对混合蛋白质溶液中不同电荷的蛋白质的选择性分离。

(4) 应用于废水处理和环境监测电渗析法在废水处理和环境监测中有重要应用。

通过通过电渗析过程中离子的选择性分离和浓缩,可以实现废水中有害离子的去除,同时对环境中的离子进行监测和分析。

(5) 应用于药物传递系统电渗析法可以用于药物传递系统中,通过电渗析技术,实现药物的选择性输送。

通过调节电场强度和选择性膜的特性,可以实现对特定药物的传递,提高药物的治疗效果。

总结电渗析法是一种通过电场作用分离溶液中的离子和小分子的技术。

其应用广泛,包括分离和富集离子、脱盐和浓缩溶液、蛋白质分离和纯化、废水处理和环境监测以及药物传递系统等方面。

电渗析法的应用领域级原理

电渗析法的应用领域级原理

电渗析法的应用领域及原理1. 介绍电渗析法(Electrodialysis)是一种通过电场作用来实现离子选择性渗透的分离技术。

其原理是利用电膜进行离子的选择性迁移,使离子和溶液分离,从而实现对溶液的浓缩或纯化。

2. 原理电渗析法主要通过两个电极(阳极和阴极)之间的电场作用来实现。

在电渗析设备中,通常包含有交替排列的阳膜和阴膜。

阳膜是只允许带正电荷的离子通过的膜,阴膜则只允许带负电荷的离子通过。

当电场通过电解质溶液时,正离子会向阴极迁移,而负离子会向阳极迁移。

通过调节电场的强度和操作条件,可以实现对特定离子的选择性透过。

3. 应用领域3.1 水处理电渗析法在水处理领域有广泛的应用。

其主要用于去除水中的离子,如钠、钾、氯等。

通过使用阳膜和阴膜的排列组合,可以实现对不同离子的选择性去除,从而达到水质净化的目的。

•去除水中盐分:通过电渗析法可以实现对海水、咸水等含盐水的脱盐处理,从而得到淡水资源。

•饮用水净化:电渗析法可以去除水中的有害物质、重金属离子等,提供安全的饮用水。

3.2 医药工业电渗析法在医药工业中也具有重要应用。

其可以用于药物的纯化、浓缩等。

•药物纯化:通过电渗析法可以实现对药物中的离子、杂质的去除,提高药物的纯度。

•药物浓缩:电渗析法可以将溶液中的目标物质浓缩,从而提高药物的效果和质量。

3.3 食品加工电渗析法在食品加工领域也有一定的应用。

•萃取和分离:电渗析法可以用于食品中的有机酸、氨基酸等物质的萃取和分离,从而提高食品的质量和口感。

•浓缩和分离:电渗析法可以将食品中的目标成分浓缩,提高食品的味道和品质。

3.4 环境保护电渗析法在环境保护方面也具有一定的应用。

•废水处理:电渗析法可以用于处理工业废水中的重金属离子、有害物质等,减少对环境的污染。

•废液处理:通过电渗析法可以对废液中的有害成分进行去除和回收利用,减少资源的浪费。

4. 总结电渗析法作为一种离子选择性渗透的分离技术,具有广泛的应用领域。

电渗析技术及其应用

电渗析技术及其应用

电渗析技术及其应用
电渗析(Electrokinetic Chromatography,简称EKC)是一种基于电动流体力学原理的色谱技术,在电动流动的电解质溶液中,利用电场对离子、小分子化合物和大分子化合物进行分离和分析。

其原理类似于电泳和液相色谱技术,但是电渗析的分离机制更为复杂和灵活。

电渗析技术通过在毛细管或柱填充物表面引入电荷的方式实现。

当电场施加到电解质溶液中时,溶液中的带电粒子将受到电场力的作用,根据电荷大小和性质的不同,这些粒子将向电场的正负极方向移动。

这种移动速度会导致溶液中不同成分的分离。

可以根据分子的电动迁移率或其在毛细管或柱填充物表面的相互作用,调控电场和溶液成分,实现对不同化合物的选择性分离和分析。

电渗析技术可以应用于多个领域,包括生物医学、环境分析、食品安全和药物分析等。

它在药物研发中广泛用于分离和鉴定药物和药物代谢产物。

在环境分析中,可以用于监测水体和土壤中的有机污染物和重金属离子。

在食品安全领域,可以用于检测食品中的农药残留和添加剂。

此外,电渗析技术还被应用于生物分子的分析,如核酸、蛋白质和多肽等。

总之,电渗析技术是一种有效的色谱技术,可以实现对小分子和大分子化合物的分离和分析。

它具有高分离效率、分辨率和选择性,广泛应用于药物研发、环境分析、食品安全和生物分析等领域。

电渗析技术的原理及应用

电渗析技术的原理及应用

电渗析技术的原理及应用电渗析技术的原理及应用第一章引言电渗析技术是一种利用电场作用将溶液中的离子或分子分离的方法,广泛应用于水处理、环境监测、生物医学等领域。

本文将详细介绍电渗析技术的原理及其在不同领域中的应用。

第二章电渗析技术的原理2.1 电渗析基本原理电渗析技术是利用电场和渗析过程结合,实现离子或分子的分离和浓缩。

当在溶液中施加电场时,溶液中的离子或分子将受到电场力的作用向电极移动。

根据离子的电荷和迁移速度的差异,离子或分子将在电场中分离和迁移。

2.2 渗析膜的选择在电渗析过程中,渗析膜的选择是至关重要的。

渗析膜应具有良好的选择性和传质性能。

常用的渗析膜包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和中性渗析膜。

不同的渗析膜用于不同的分离任务。

第三章电渗析技术的应用3.1 水处理领域电渗析技术在水处理领域中被广泛应用。

通过电渗析技术可以实现溶液的除盐、去除重金属离子、浓缩废水等目的。

电渗析技术具有处理效率高、操作简便等优点,因此在水处理中得到了越来越广泛的应用。

3.2 环境监测领域电渗析技术可用于环境样品的分析和监测。

例如,通过电渗析技术可以检测土壤中的污染物浓度、水体中的有害离子含量等。

该技术对样品的前处理要求低,不仅提高了分析的准确性和效率,还节省了时间和成本。

3.3 生物医学领域电渗析技术在生物医学领域中有着广泛的应用。

它可以用于生物体内药物的释放、蛋白质的富集和分离。

通过调节电场强度和渗析膜的性质,可以实现对不同药物或蛋白质的选择性分离和富集,有助于疾病的治疗和研究。

第四章电渗析技术的优势和挑战4.1 优势电渗析技术具有高效、无需添加化学试剂、不产生二次污染等优势。

它可以快速分离溶液中的离子或分子,且操作简便,适用于大规模处理。

4.2 挑战电渗析技术在应用过程中也面临一些挑战。

例如,渗析膜的选择和优化需要对渗析机制和膜材料进行深入研究;离子和分子的迁移速度受到离子浓度、电场强度等因素的影响,需要进行更精细的控制。

电渗析技术的原理及应用

电渗析技术的原理及应用

电渗析技术的原理及应用原理介绍电渗析技术(Electrodialysis,简称ED)是一种利用外加电场对溶液中的离子进行选择性分离的电化学分离技术。

其基本原理是通过在溶液中放置正负极板,并施加电场,以使正负离子分别向相应的极板迁移,从而实现离子的选择性分离。

电渗析技术的核心装置是电渗析膜(Electrodialysis Membrane),它是一种具有特殊结构和性能的薄膜材料。

常见的电渗析膜包括阳离子交换膜(Cation Exchange Membrane,简称CEM)、阴离子交换膜(Anion Exchange Membrane,简称AEM)和中间板(Spacer)。

阳离子交换膜只允许带正电荷的离子穿透,而阴离子交换膜只允许带负电荷的离子穿透,中间板则用于隔开膜片和增加膜片之间的通道。

应用领域1. 水处理电渗析技术在水处理领域具有广泛的应用。

它可以用于海水淡化,将海水中的盐分、重金属离子和有机物质去除,从而获得高质量的淡水。

此外,电渗析技术还可以用于污水处理,高效去除水中的离子污染物,提高水质。

2. 食品加工电渗析技术在食品加工中的应用主要是用于浓缩和分离。

通过对食品溶液施加电场,可以实现对溶液中的离子进行选择性分离,从而实现对溶液中某种成分的浓缩。

这种技术可以用于果汁的浓缩、酒精的提纯等。

3. 医药制造电渗析技术在医药制造中也有一定的应用。

例如,在药物制造过程中,可以利用电渗析技术对药物溶液中的有机物质进行去除,从而提高产品的纯度。

此外,电渗析技术还可以用于药物的浓缩和分离。

4. 化工领域在化工领域,电渗析技术也有广泛的应用。

例如,在离子液体的制备过程中,可以利用电渗析技术实现对离子的选择性分离和浓缩,从而提高产品的纯度。

此外,电渗析技术还可以用于对溶液中有害离子的去除,净化溶液。

5. 环境保护电渗析技术在环境保护中也发挥着重要的作用。

例如,可以利用电渗析技术将废水中的重金属离子和有害离子去除,从而减少对环境的污染。

电渗析工艺

电渗析工艺

电渗析工艺
电渗析工艺是一种基于离子选择性膜的分离技术,广泛应用于水处理、化工、食品和制药等领域。

本文将介绍电渗析工艺的原理、应用和优缺点。

一、原理
电渗析是利用离子选择性膜将带电离子从溶液中分离出来的过程。

在电场作用下,带电离子会向着相反电荷的电极移动,当离子通过离子选择性膜时,由于膜的特殊结构,只有特定的离子可以通过膜,其他离子则被阻挡在膜的表面。

通过不同的膜材料和工艺参数的选择,可以实现对不同离子的选择性分离。

二、应用
1.水处理:电渗析工艺可以用于海水淡化、饮用水处理、废水处理等领域。

通过电渗析工艺,可以将水中的盐分和有害物质分离出来,提高水的纯度和质量。

2.化工:电渗析工艺可以用于分离有机物、离子、金属离子等领域。

通过电渗析工艺,可以实现对不同物质的纯化和分离,提高产品的质量和纯度。

3.食品:电渗析工艺可以用于分离和纯化食品中的成分,例如葡萄糖、果汁中的有机酸等。

通过电渗析工艺,可以实现对食品成分的
纯化和分离,提高食品的质量和安全性。

4.制药:电渗析工艺可以用于制药过程中的分离和纯化。

例如,可以利用电渗析工艺将药品中的杂质、金属离子等成分分离出来,提高药品的纯度和质量。

三、优缺点
1.优点:电渗析工艺操作简单、耗能低、环保安全、适用于多种物质的分离和纯化。

2.缺点:电渗析工艺对工艺参数的控制要求较高,膜的使用寿命较短,生产成本相对较高。

四、总结
电渗析工艺是一种高效的分离和纯化技术,具有广泛的应用前景。

随着科技的不断发展和进步,电渗析工艺技术将会更加成熟和完善,为各行各业的发展提供更加可靠和高效的技术支持。

电渗析的原理及主要应用

电渗析的原理及主要应用

电渗析的原理及主要应用1. 电渗析的基本原理电渗析是一种将离子或分子从溶液中分离出来的分离技术。

它是利用电场作用力和渗透作用力的综合作用来实现的。

下面是电渗析的基本原理:•电场作用力:当电流通过由两个电极构成的离子选择膜时,电流通过离子选择膜产生电场,离子会受到电场力的作用而被迫迁移,使得带电的离子在电场中得到分离和运移。

•渗透作用力:渗透力是由渗透系数和浓度梯度共同决定的。

溶液中浓度高的离子在自由扩散作用下会通过溶剂透过选择膜渗透到低浓度的侧面,从而使离子在选择膜中得到分离。

•离子选择膜:离子选择膜是一种具有特殊结构和特定通透性的薄膜,可以允许特定的离子或分子通过,同时阻止其他离子或分子通过。

根据要分离的物质不同,选择膜的选择也不同。

2. 电渗析的主要应用2.1 分离离子电渗析技术广泛应用于离子的分离、提纯和浓缩。

其主要优点包括可高效分离、操作简单、良好的选择性以及适用于各种离子体系等。

一些常见的应用包括:•水处理:电渗析可用于水处理过程中,如海水淡化、废水处理和饮用水净化。

通过电渗析可以去除水中的盐分、重金属离子和其他有害物质,提高水质。

•电解质的纯化:电渗析可以用于质谱仪和其他分析仪器中对电解液的纯化,可以从混合溶液中有效地去除杂质离子,提高质谱的灵敏度和准确性。

•医药领域:电渗析可以用于制备高纯度的药物中间体和生物活性物质,如合成肽的纯化、蛋白质的分离和纯化等。

•化学工业:电渗析可以用于产业分离、物质浓缩和废水处理中的离子分离任务,有助于提高工业生产的效率和产品质量。

2.2 生物医学领域电渗析在生物医学领域也有广泛应用:•细胞和组织工程:通过电渗析,可以自由地控制细胞外环境中的离子浓度,使得细胞和组织得到更好的生长和分化。

•药物输送:电渗析可以用于药物的有效输送和释放,例如通过改变渗透膜的电荷特性来控制药物的释放速率和输送方向。

•生物分析:电渗析可以用于生物样品的预处理、测定和分离,如血液分析中对离子、蛋白质和药物的测定。

电渗析技术:水处理环保的新篇章

电渗析技术:水处理环保的新篇章

电渗析技术:水处理环保的新篇章在21世纪,随着全球水资源短缺和环境污染问题的日益严峻,寻找高效、环保的水处理技术成为了解决水资源危机的关键。

电渗析技术,作为一种先进的膜分离技术,凭借其独特的分离机制、高效的处理能力和环保特性,正在水处理领域掀起一场绿色革命。

本文将深入探讨电渗析技术的原理、优势、应用及其在水处理环保领域的广阔前景。

一、电渗析技术的科学原理电渗析技术基于电场作用下离子在膜中的迁移原理,利用半透膜的选择透过性,在直流电场的作用下,使溶液中的带电离子发生定向迁移,从而实现溶液的浓缩、淡化或特定组分的分离。

其核心在于离子交换膜的选择性,它允许特定类型的离子(通常是阳离子或阴离子)通过,而阻止其他类型的离子通过,从而实现离子的有效分离。

二、电渗析技术的环保优势高效节能:电渗析技术通过电场直接作用于水中的离子,无需添加化学药剂,减少了能源消耗和环境污染。

同时,由于电渗析过程中不发生相变,因此相比其他热处理方法,其能耗更低。

环境友好:电渗析技术是一种物理分离过程,不产生有害副产品,对环境友好。

它避免了传统化学处理过程中可能产生的二次污染问题,符合绿色、可持续的发展理念。

操作简便:电渗析设备结构紧凑,操作简便,易于自动化控制。

这降低了运行成本,提高了处理效率,使得电渗析技术在各种规模的水处理项目中都能得到广泛应用。

适应性强:电渗析技术能够处理多种类型的水质,包括海水、苦咸水、工业废水等,显示出广泛的适应性。

这使得电渗析技术在解决水资源短缺和环境污染问题上具有独特的优势。

三、电渗析技术的应用领域海水淡化:电渗析技术是海水淡化的重要手段之一。

通过电渗析技术,可以将海水中的盐分去除,得到符合饮用水标准的淡水,为沿海地区提供稳定可靠的淡水资源。

工业废水处理:电渗析技术在工业废水处理中发挥着重要作用。

它可以去除废水中的重金属离子、有机物等有害物质,实现废水的净化和再利用,减少了对环境的污染。

饮用水生产:电渗析技术可以用于饮用水的深度处理,去除水中的微小颗粒、细菌、病毒等有害物质,提高饮用水的安全性和品质。

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电渗析技术概述及应用进展一.电渗析技术概述1.引言[1]电渗析(elet rodialysis ,简称ED) 技术是膜分离技术的一种,它将阴、阳离子交换膜交替排列于正负电极之间,并用特制的隔板将其隔开,组成除盐(淡化) 和浓缩两个系统,在直流电场作用下,以电位差为动力,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。

电渗析技术的研究始于德国, 1903年,Morse 和Pierce 把2 根电极分别置于透析袋内部和外部溶液中,发现带电杂质能迅速地从凝胶中除去; 1924 年, Pauli 采用化工设计的原理,改进了Morse 的实验装置,力图减轻极化,增加传质速率。

但直到1950 年J uda首次试制成功了具有高选择性的离子交换膜后,电渗析技术才进入了实用阶段,其中经历了三大革新: (1) 具有选择性离子交换膜的应用; (2) 设计出多隔室电渗析组件; (3) 采用频繁倒极操作模式。

现在离子交换膜各方面的性能及电渗析装置结构等不断革新和改进,电渗析技术进入了一个新的发展阶段,其应用前景也更加广阔。

2. 原理在阴极与阳极之间,放置着若干交替排列的阳膜与阴膜,让水通过两膜及两膜与两极之间所形成的隔室,在两端电极接通直通电源后,水中阴、阳离子分别向阳极、阴极方向迁移,由于阳膜、阴膜的选择透过性,就形成了交替排列的离子浓度减少的淡室和离子浓度增加的浓室。

与此同时,在两电极上也发生着氧化还原反应,即电极反应,其结果是使阴极室因溶液呈碱性而结垢,阳极室因溶液呈酸性而腐蚀。

因此,在电渗析过程中,电能的消耗主要用来克服电流通过溶液、膜时所受到的阻力及电极反应。

3.分类[1]倒极电渗析( EDR)倒极电渗析就是根据ED 原理,每隔一定时间(一般为15~20 min) ,正负电极极性相互倒换,能自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢,以确保离子交换膜工作效率的长期稳定及淡水的水质水量。

液膜电渗析( EDLM)液膜电渗析是用具有相同功能的液态膜代替固态离子交换膜,其实验模型就是用半透玻璃纸将液膜溶液包制成薄层状的隔板,然后装入电渗析器中运行。

利用萃取剂作液膜电渗析的液态膜,可能为浓缩和提取贵金属、重金属、稀有金属等找到高效的分离方法,因为寻找对某种形式离子具有特殊选择性的膜与提高电渗析的提取效率有关。

提高电渗析的分离效率,直接与液膜结合起来是很有发展前途的填充床电渗析( EDI)填充床电渗析( EDI) 是将电渗析与离子交换法结合起来的一种新型水处理方法,它的最大特点是利用水解离产生的H+ 和OH- 自动再生填充在电渗析器淡水室中的混床离子交换树脂,从而实现了持续深度脱盐。

它集中了电渗析和离子交换法的优点,提高了极限电流密度和电流效率。

双极性膜电渗析( BMED)双极膜是一种新型离子交换复合膜,它一般由层压在一起的阳离子交换膜组成,通过膜的水分子即刻分解成H+ 和OH- ,可作为H+ 和OH- 的供应源。

双极性膜电渗析突出的优点是过程简单,能效高,废物排放少。

目前双极性膜电渗析工艺的主要应用领域在酸碱制备。

无极水电渗析无极水电渗析是传统电渗析的一种改进形式,它的主要特点是除去了传统电渗析的极室和极水。

例如在装置的电极紧贴一层或多层离子交换膜,它们在电气上都是相互联接的,这样既可以防止金属离子进入离子交换膜,同时又防止极板结垢,延长电极的使用寿命。

由于取消了极室,无极水排放,大大提高了原水的利用率二.应用进展现在应用较多的是双极膜电极电渗析,双极膜一般指由阴离子交换树脂层(AL)和阳离子交换树脂层(CL)及中间界面亲水层组成,在直流电场作用下,它能将水直接解离成H+和OH-。

[2]双极膜与阴、阳离子交换膜组合构成双极膜电渗析系统。

双极膜电渗析技术在研究及应用两方面均获得了快速发展,膜制备技术和操作参数优化不断取得新的进步,应用范围从化工领域的脱盐和酸碱制备、生物领域的蛋白和氨基酸提纯拓展到环保领域中工业废水的纯化、浓缩、高纯水制备、工业脱除SO2气体等领域,在传统化工分离工艺的更新改造、发展清洁生产和循环经济过程中扮演着日益重要的角色。

1、化工脱盐:利用电渗析技术处理硝酸铵冷凝废水[4]目前已开发出利用电渗析(ED)技术处理硝酸铵冷凝废水的新工艺,既可将废水中的硝酸铵回用于生产系统,同时又使冷凝废水实现达标排放每生产1 t 硝酸铵,排出硝酸铵和氨的质量浓度分别为3 ~ 5 g / L 和2 g / L 的废水0.5 ~ 0.8 t。

硝酸铵和氨在水中形成的硝酸盐溶解度高,稳定性好,难于形成共沉淀或吸附。

因此,传统的简单的水处理技术,如石灰软化、过滤等工艺难以除去水中的硝酸盐。

目前,从水中去除硝酸盐的方法虽然有化学脱氮、催化脱氮、反渗透、电渗析、离子交换、生物脱氮等多种,但电渗析技术选择性除去硝酸盐的方法工艺流程简单可靠、不需要添加任何化学试剂,可使硝酸盐的质量浓度从50 mg / L 降到25 mg / L 以下,处理氨氮的质量浓度为2 000 ~3 000 mg / L 的废水,去除率在85%以上,同时可获得8.9%的浓氨水。

目前国内现有50 余家硝酸铵生产企业,已有川化股份有限公司、陕西兴化化学股份公司、山东联合化工有限公司、贵州开磷集团剑江化肥厂等6家硝酸铵企业应用了该工艺,使用效果良好,硝酸铵冷凝废水实现了达标排放,排放水中氨氮指标低于国家新制定标准。

陕西兴化化学股份公司30 万t / a 硝酸铵装置成功应用了电渗析技术处理硝酸铵冷凝废水,实现了废水资源化回用,硝酸铵回收率超过99%,公司外排水氨氮的质量浓度小于30mg / L,每天减排废水720 t。

2、有机酸的制备传统发酵法制备有机酸的过程中,有机酸的产生会影响到微生物生存环境的pH 值,阻碍菌体的生产和产物的进一步生成,因此一般需进行pH 值调节。

其工艺复杂,消耗大量酸碱,产生的废液又导致环境污染。

如以BMED 中水的解离作为H+和OH-的供应源,则可直接从发酵液中回收有机酸和碱,并能使生产过程连续运行,同时避免废液污染环境[5]。

采用双极膜电渗析技术可以浓缩发酵液中的有机酸,可以除去发酵液中的无机盐离子. 对于发酵产物为有机酸盐的,还可以实现从有机酸盐到有机酸的转化,而不需要另外加酸,也不产生任何酸碱盐废液. 因此能够减少环境污染,降低化工原料和能源消耗,具有显著的工业应用价值和环境效益. 同时因其产品回收率高、纯度高,而由此导致的产品质量提高所带来的经济效益更令人振奋.[3]徐铜文等采用BMED 法从实际工业催化氧化工段产生的葡萄糖酸钠料液生产葡萄糖酸,通过对膜池组合方式、电流密度、料液浓度等条件的考察,获得了规模化生产葡萄糖酸的优化工艺条件,葡萄糖酸的转化率达95.6%以上,电流效率达71.5%。

该工艺与传统的催化氧化法相比,可免去葡萄糖酸钠的二次精制除糖,降低真空浓缩、干燥环节的能耗;免除90%以上的离子交换,大大降低了离子交换树脂再生过程中的废酸污染;产生的副产品NaOH 可作为催化氧化原料使用,实现物料的工艺内循环;且可控制母液残糖含量,提高葡萄糖酸产品的品质。

该技术填补了国内双极膜法规模化生产有机酸的空白。

[5]3、生物领域用于蛋白质提纯[6]BMED的电酸化作用:利用BMED 过程水解离生成H+进行电酸化,可用于分离具有极高营养价值的蛋白组分和溶解多聚糖。

蛋白质溶液循环流经于双极膜的阳膜侧时,双极膜水解离生成H+进入蛋白质溶液,降低溶液的pH 值达到等电点,从而使蛋白质被选择性分离。

与传统化学法等电点沉淀相比,所需酸、碱可通过现场水解离连续生产并能精确控制,不需额外添加,从而蛋白质不易变性;产生的酸、碱可以在过程的不同阶段被充分利用,因此水的消耗大大减少,得到的产品含盐量较低,具有理想的化学组成。

Bazinet 等曾采用含有两对CEM/BPM 的BMED 膜堆电酸化生产酪蛋白。

Balster 等则发现,牛奶脱盐与酪蛋白乳清脱盐相比,膜堆电阻和能量消耗更高。

此外,脱盐室内局部pH 值的变化易导致膜堆内部酪蛋白的沉淀,使运行过程不稳定,一些研究者对此提出了改进措施。

Brunet 等也比较了3 种分离乳清蛋白的工艺,并说明了BMED 电酸化过程具有产品质量高、安全、无需运输和管理危险试剂、无废物产生等优势。

4、双极膜技术在脱除烟气中SO2过程中的应用[5]化工厂、发电厂、冶金厂燃烧过程释放出来的各种酸性气体等是最主要的大气污染物种,这些气体量大得惊人。

仅以各种硫的氧化物为例,我国燃煤燃油过程中每年就向大气释放约2000 万吨酸性气体,大量的酸性气体会带来温室效应、光污染和酸雨,对人们的生存环境造成了严重的影响,若不进行有效治理,后果难以预测。

双极膜过程对这类酸性气体的处理十分凑效、简单,能够实现连续化操作。

从烟气中脱除SO2的工艺过程是这样的。

先采用碱液(氢氧化钠溶液)对SO2进行吸收,然后采用双极膜系统对吸收液(主要成分NaHSO4)进行电渗析处理。

用于处理吸收液的双极膜系统基本单元是有两张阳膜和一张双极膜构成的两隔室结构。

在酸室里得到的H2SO4 溶液,很容易通过气体富集SO2;碱室里则得到主要含Na2SO4 和NaOH 的溶液,可返回初始步骤对进行尾气吸收。

处理工艺整个过程实现了零排放,不仅回收了有用物质SO2,而且减小了环境污染。

利用双极膜电渗析不仅可以脱除烟气中的SO2,而且还可以对其加以回收利用。

三.展望部分双极膜在化工,轻工,环境治理等方面有着很好的应用基础和前景。

虽然国内外双极膜电渗析技术的研究进行得如火如荼,国外应用于大规模生产也有将近20 年历史,但由于双极膜的价格一直比较贵,生产设备一次性投入非常大,所以国内基本未见应用于大规模生产;并且国内生产的双极膜与国外高质量的双极膜还有相当明显的差距. 因此需要大力加强膜本身的研究,降低膜的成本和膜电阻,提高膜的抗污染能力[3];以及大力开发应用工艺。

继续开发性能优良的双极膜、改进膜制备工艺、降低制膜成本、深入研究膜中离子迁移及水传递的机理、研究高性能双极膜材料及制备以及拓宽应用领域等都是十分具有前瞻性的工作内容。

参考文献:[1] 李广,梁艳玲,韦宏. 电渗析技术的发展及应用[J]. 化工技术与开发,2008,37(7)[2] 廖尚志莫剑雄. 双极膜的发展和应用[J]. 水处理技术,1995,21(6):311-318[3] 徐芝勇, 张建国. 双极膜电渗析技术在有机酸生产中的应用进展[J]. 膜科学与技术,2007,27(3):75-79[4] 汪家铭. 利用电渗析技术处理硝酸铵冷凝废水[J].工业用水与废水,2009,40(4):60-62[5] 雷鸣,王元春,雷光鸿等. 双极膜电渗析技术的应用及前景[J].轻工科技,2012,11[6] 董恒,王建友,卢会霞. 双极膜电渗析技术的研究进展[J].化工进展,2010,29(2)[7] 黄万抚,罗凯,李新冬. 电渗析技术研究现状与进展[J].过滤与分离,2003,13(4)。

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