离子交换膜和电渗析
电渗析脱盐率 -回复
电渗析脱盐率-回复电渗析是一种利用膜技术进行脱盐的方法，其脱盐率是衡量电渗析效果好坏的重要指标。
本文将从电渗析的原理、影响脱盐率的因素和提高脱盐率的方法三个方面进行详细介绍。
一、电渗析的原理电渗析是利用电场驱动溶液中带电离子穿过半透膜的过程。
在电渗析过程中，通过施加电场，使溶液中的阳离子和阴离子被分别吸附到正负极板上，从而实现了脱盐的目的。
电渗析膜一般由离子交换膜或纳米孔膜构成，这些膜具有特定的孔径大小和电荷性质，可以选择性地允许离子通过。
当施加电场后，带电的离子会被电场力推动向着相反电极移动，从而通过电渗析膜。
同时，由于膜的孔径大小限制了溶液中离子的穿透，只有符合膜孔径要求的离子可以通过，其他离子被滞留在原溶液中。
二、影响脱盐率的因素1. 电场强度：电场强度是影响电渗析脱盐率的重要因素之一。
电场强度越大，离子受到的电场作用力也越大，离子迁移速度加快，从而提高脱盐效果。
然而，当电场强度过大时，电渗析膜上会产生过高的电流密度，可能引发电渗析膜破裂或腐蚀等问题，因此需要在合理范围内选择适当的电场强度。
2. 溶液浓度：溶液浓度是影响脱盐率的关键因素。
一般来说，溶液浓度越高，脱盐率也越高。
这是因为在浓度较高的溶液中，离子浓度梯度较大，电场强度越容易带动离子运动，从而加快脱盐速度。
然而，当溶液浓度过高时，会增加膜的过程阻力，导致电渗析效果下降。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的溶液浓度。
3. pH值：溶液的pH值也会对电渗析脱盐率产生影响。
一般来说，酸性和碱性溶液中，带电离子的浓度较高，电渗析脱盐率较低。
这是因为溶液的pH值会影响溶液中的离子化程度和电荷性质，从而改变了离子的导电性能和迁移速率。
三、提高脱盐率的方法1. 优化电场条件：合理调整电场强度和施加方向，以提高电场效应和离子迁移速率。
可以通过增加电场强度、改变电极排列方式等方式进行优化。
2. 选择合适的膜材料：膜材料的选择直接影响着脱盐的效果。
电渗析
膜支架
O
3. 液膜分离原理
C 液料 R C+R→P 液膜 液膜
R1
液料
液料 液膜
C+R1 → P1
(c) 膜中化学反应
(a)选择性渗透 (b)滴内化学反应 液料 液膜
(d)萃取和吸附
-32-
苯胺废水的分离处理： 取V油： V内水=1:1, （V油：煤油-磷酸三丁脂-Span80， V内水：稀盐酸液或稀硫酸液）； 高速搅拌一定时间，形成 O/W型乳液型液膜； 将O/W型乳液放入苯胺废水中，搅拌，分散，形成 W/O/W型 溶剂和表面活性剂的选择及用量、搅拌速 多重乳状液。
系列：将多台电渗析器串联起来成为一脱盐整体称为一 系列 -9-
一对正、负电极之间的膜堆称为一级 具有同一水流方向的并联膜堆称为一段
-10-
组装形式：
可按级段组装成各种方式
增加级数可降低电渗析的总电压，增加段数可以增加脱盐流 程长度，提高脱盐率 一般每段内的膜对数为150-200对，每台电渗析器的总膜对 数不超过400-500对 附属设备 整流器、水质检测、水量计量、升压升泵、预处理装置、 进出水管路、酸洗设施等
电位差
浓度差
悬浮物、颗粒 筛分 物、纤维和细 菌 水、溶剂、离子 胶体、大分子 筛分 和小分子 不溶解的有机 0.0004-10μm 物 筛分+溶 溶质、二价盐、 水和溶剂 解/扩散 糖和染料 水、溶剂 溶质、盐（SS、 溶剂的 扩散 0.0004-0.06μm 大分子、离子） 电离离子 离子交 非解离和大分 换 0.0004-0.1μm 子物质 低分子物质、离 溶质扩 溶剂，分子量 子 >1000 散 0.0004-0.15μm
留的无机盐。
而且，纳滤膜对不同价态离子的截留效果不同,对单价离子 的截留率低(10%-80%),对二价及多价离子的截留率明显
电渗析工作原理
电渗析工作原理电渗析这玩意儿，听起来好像挺高深莫测的，但其实它的工作原理没那么难理解。
我先给您讲个事儿。
有一次我去一个工厂参观，看到工人们正在操作一套大型的电渗析设备。
那场面，可真是让我印象深刻。
设备轰轰作响，各种管道错综复杂，就像一个巨大的迷宫。
咱先来说说电渗析到底是啥。
简单来讲，电渗析就是一种利用电场作用来分离溶液中离子的技术。
您可以把它想象成一个超级精细的筛选器。
电渗析设备里有一堆交替排列的阴离子交换膜和阳离子交换膜。
这些膜就像是一道道关卡，只允许特定的离子通过。
比如说阴离子交换膜，它只让阴离子通过，阳离子就被挡在外面；阳离子交换膜则相反，只放行阳离子。
当我们把需要处理的溶液加到电渗析设备里时，接通电源，电场就产生啦。
在电场的作用下，溶液中的阴离子会朝着阳极移动，阳离子会朝着阴极移动。
就拿盐水来说吧，氯离子（阴离子）会努力朝着阳极跑，钠离子（阳离子）会拼命朝着阴极奔。
当它们遇到相应的交换膜时，如果符合通过条件，就能顺利通过，不符合的就只能被拦住。
这样一来，经过一层又一层的膜，溶液就被逐渐分离成了富含阴离子的溶液和富含阳离子的溶液。
您看，电渗析的工作原理其实就是这么一回事。
它就像是一场离子的定向赛跑，只不过这个赛道是由交换膜搭建的，规则是由电场制定的。
再回到我在工厂看到的那一幕。
工人们熟练地操作着设备，眼睛紧盯着各种仪表和数据，确保整个过程稳定运行。
我当时就在想，这些看似普通的工人，其实是在掌控着一场微观世界里的离子大迁移，这可太神奇了！电渗析在很多领域都有重要的应用。
比如在水处理中，它可以用来淡化海水、净化废水；在化工生产中，可以分离和提纯各种化学物质。
总之，电渗析虽然原理不算复杂，但它的作用可不容小觑。
它就像一个默默无闻的幕后英雄，在各个领域发挥着重要的作用，为我们的生活和生产带来便利。
希望我这么一讲，您对电渗析的工作原理能有更清楚的认识。
电渗析法基本原理
电渗析法（ED）基本原理
离子交换膜是电渗析器的关键部件，它是由高分子材料制成的对离子具有选择透过性的薄膜。
在处理含多价金属离子和阴离子的水体时，阳离子交换膜表面经常由于Ca2+、Mg2+、CO32-、S042-等离子在表面的大量存在，造成污染。
由于这些离子结合形成的沉淀会覆盖在膜表面，造成膜的堵塞，会提高总电阻，从而影响膜的使用寿命，电渗析器的正常运转和产水水质⋯。
而目前控制膜污染的方法主要包括对料液进行预处理，加入阻垢剂，和优化操作条件等。
ED法是利用阴、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。
当向隔室通人盐水后，在直流电场作用下，阳离子向负极迁移，井只能通过阳离子交换膜，阴离子向正极迁移，只能通过阴离子交换膜，而使淡室中的盐水被淡化。
浓室中的盐水被浓缩。
一般来说，淡水作为产水被回收利用。
浓水作为废水排掉，其作用原理如图1所示。
图1 电渗析（ED)原理。
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
电渗析的极化现象对电渗析的运行有很大影响：
（1）极化时一部分电能消耗在水的电离上，使电流效率下降； （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。 （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： （1）控制工作电流密度在极限电流密度下运行；
反 渗 透
纯水制备流程示意图
压力 大分子 供水 超滤膜 水 盐 超滤过程 压力（要大于渗透压力） 盐 大分子 供水 反渗透膜 水 反渗透
超 滤 与 反 渗 透 的 区 别 示 意
渗透：是指稀溶液中的水分子自发地透过半透膜进入浓溶液的过 程。 渗透压：是指某溶液在自然渗透过程中，浓溶液液面不断升高， 稀溶液液面相应降低，直到两侧形成的水柱压力抵消了水分子的 迁移，溶液两侧的液面不再变化，渗透达到平衡点，此时的液柱 高差称为该溶液的渗透压。
电渗析器组装
–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，一台电渗析器的电极 对数就是这台电渗析器的级数
–段：电渗析器中淡水水流方向相同的膜堆称为一段
–台：用锁紧装置将电渗析器各部件锁紧成一整体称为一台电渗析器 –系列：将多台电渗析器串联起来成为一脱盐整体称为一系列
渗透压的计算：渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度而与半透膜本身 无关。计算公式如下（仅适用于稀溶液）： π＝CRT π— 渗透压（kg/cm2） C — 离子浓度差（摩尔/升） R — 气体常数（等于0.082升· 大气压/摩尔· °k） T — 绝对温度（°k）
以离子交换膜为核心的电渗析离子检测技术
以离子交换膜为核心的电渗析离子检测技术下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!以离子交换膜为核心的电渗析离子检测技术1. 引言随着环境污染和工业化进程的加剧，对水质监测和离子分析的需求日益增加。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Electrodialysis
5
离子交换膜（ion exchange membrane）是 电渗析器的主要部件，有“电渗析的心脏 ”之称。它是一种由高分子材料制成的具 有离子交换基团的薄膜。在这里，离子交 换膜的作用并不是起离子交换的作用，而 是起着离子选择透过的作用，所以更确切 地说应称之为“离子选择性透过膜”。
10
电渗析运行时可能发生的过程
Electrodialysis
11
电渗析过程中的其他迁移过程
① 同名离子迁移 ② 电渗析的浓差扩散 ③ 水的渗透 ④ 水的电渗透 ⑤ 压差渗漏 ⑥ 水的解离
Electrodialysis
12
阳极
阴极
Arrangement of membranes for electrodialysis 2，4，6，8——淡化室；3，5，7——浓缩室
1950年 Juda试制成功了第一张具有选择透过性的阳、阴离子 交换膜，奠定了ED技术的实用基础，ED技术得到迅速发展。
1952年 美国Ionics公司制成了第一台电渗析装置；
1954~1956年 英、美将ED首先应用于生产实践中，主要应用 于苦咸水淡化、制备工业用水和饮用水，此后，ED 技术逐步 被引入北非、南非以及中东地区。
Electrodialysis
13
二、离子交换膜的选择透过性
可由以下几个方面加以说明：
1. 孔隙作用——只有当被选择的离子的水合半径小于 孔隙半径时，该离子才能透过膜。
2. 静电作用——根据同电性相斥、异电性相吸的静电 作用规律，阳膜选择吸附阳离子；阴膜选择吸附阴 离子。
3. 扩散作用——膜对溶解离子具有传递迁移能力。由 吸附 ~ 解吸 ~ 迁移的方式，把离子从膜的一端输送 到另一端。
1982年 日本成功开发了全氟阴离子交换膜（AEM）；
1991年 我国研制成功了无极水全自动控制ED器，以城市 自来水为进水，单台多级多段配置，脱盐率为99%以上，原 水利用率达70%以上。
20世纪80年代中后期，常规ED技术在国外的发展进入了萎 缩阶段，西欧已基本不用。
Electrodialysis
3
我国电渗析技术的发展概况
1958年 开始电渗析技术的研究； 1960年代初 小型ED装置投入海上试验； 1965年 在成昆铁路上安装了第一台苦咸水淡化装置； 1966年 开始工业化试生产聚乙烯异相离子交换膜，从此ED
技术开始进入实用化阶段； 1967年 异相离子交换膜投入生产，为电渗析技术的推广应
Electrodialysis
6
电渗析原理
Electrodialysis
7
电渗析过程示意图
Electrodialysis
8
阳极室 浓缩室 淡化室 浓缩室 阴极室
+ Cl-
+
+ Cl- Cl+ Na＋ + + 阳极 阳膜
－
Cl-
－
Na＋
Na＋
Na＋ Cl- －
－
Cl- Cl-
Na＋ －
Na＋
Na＋
－
阴膜 阳膜 阴膜
阴极
电渗析过程原理图
Electrodialysis
9
阳极反应：
2Cl 2e Cl2 H 2O OH 2H 4OH 4e O2 2H 2O
Cl2 H2O HCl HClO
阴极反应：
2H2O 2e H2 2OH
Na OH NaOH
Electrodialysis
Electrodialysis
—离子在隔室主体溶液和扩 散边界层之间的传递；
扩散传质——离子在膜两侧的扩散边界 层中的传递；这是控制电渗析传质速率的 主要因素。
电 迁 移 传 质 —— 离 子 通 过 离 子 交 换 膜 的 传递。
Electrodialysis
16
2. 离子交换膜的组成
离子交换膜
膜的主体
固定部分
活动部分
高分子骨架(基膜)
离子交换基团(固定荷电基团) 反离子 唐纳渗透离子
溶剂(如水)
增强材料(保证膜的强度和尺寸稳定性)
Electrodialysis
17
Electrodialysis
18
3. 离子交换膜的分类
按膜体宏观结构(制造工艺)不同可分3类：
Electrodialysis
2
1959年 前苏联开始研究和推广应用ED技术；
1966年 美国Du Pont公司研制全氟磺酸离子交换膜；
1970年 日本将电渗析器用于苦咸水淡化；
1972年 美国Ionics公司推出频繁倒极电渗析(EDR)装置；
1974年 日本在野岛建造了日产饮用水120t的海水淡化ED装 置；
第七章
电渗析（ED）技术的发展概况
对电渗析的基本概念的研究是从19世纪50年代开始的。
1854年 Graham发现了渗析现象；
1862年 Dubrunfant制成了第一个膜渗析器，并成功地进行了 糖与盐的分离；
1940年 Meyer和Strauss提出了具有实用意义的多隔室电渗析装 置的概念；
1. 非均相(异相)离子交换膜——指由离子交换树脂的细粉末 和起粘合作用的高分子材料经加工制成的离子交换膜。（ 树脂分散在粘合剂中，因而在膜结构上是不连续的，固称 为异相膜）
2. 均相离子交换膜——由具有离子交换基团的高分子材料直 接制成的连续膜，或是在高分子膜基上直接接上活性基团 而成的。（膜中离子交换基团与成膜的高分子材料发生化 学结合起来，其组成完全均一，故称之为均相膜）
用创造了条件； 1970年代以来 ED技术发展较快，离子交换膜生产已具相
当规模，全国共有44个膜品种，已商品化的有12类19种，并 已具有相当高的水平。我国离子交换膜产量占世界第二。
Electrodialysis
4
一. 电渗析(Electrodialysis)过程原理
电渗析——指在直流电场作用下，溶液中的 荷电离子选择性地定向迁移，透过离子交换 膜并得以去除的一种膜分离技术。
15
第二节 离子交换膜的分类及组成
应注意，ED中所用的离子交换膜，实际上并 不是起离子交换作用（这点与通常据说的离 子交换树脂不同），而是起离子选择透过作 用，因此，更确切地应称之为离子选择性透 过膜。
可解离出阳离子，对阳离子具有选择透过性 ——阳膜
可解离出阴离子，对阴离子具有选择透过性
——阴膜
Electrodialysis