第四讲 电渗析法淡化与除盐

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1、 电渗析、反渗透、超滤以及渗析统称为膜分离法。所谓膜电渗析、反渗透、超滤以及渗析统称为膜分离法。所谓膜分离系指在某种推动力作用下，利用特定膜的透过性能，达到分离系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分离水中离子或分子以及某些微粒的目的。 膜分离的推动力可以是膜两侧的压力差、电位差或浓度差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。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。用性。各种膜分离法的推动力与分离对象如下表所示。 膜能使溶

2、剂膜能使溶剂(水水)透过的现象称为渗透，膜能使溶质透过透过的现象称为渗透，膜能使溶质透过的现象为渗析。的现象为渗析。 离子交换膜是电渗析器的重要组成部分，按其选择透过性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、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、半均相膜均相膜、半均相膜3种。异相膜的优点是机械强度好、价格低，种。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。缺点是膜电阻大、耐热差、透水性大。均相膜则相反。 异相模通常是具有交换基团的聚合电异相模通常是具有交换基团的聚合电解

3、质解质(树脂树脂)与成膜材料与成膜材料(粘合剂粘合剂)粘合生成薄粘合生成薄膜，井加入衬网而制成膜，井加入衬网而制成。 这种膜中的聚合电解质并不是连续的这种膜中的聚合电解质并不是连续的，它的化学性能不均匀，如下图所示，在，它的化学性能不均匀，如下图所示，在没合电解质之间为成膜材料所充满，故叫没合电解质之间为成膜材料所充满，故叫异相膜，异相膜， 膜中离子的迁移或靠聚合电解膜中离子的迁移或靠聚合电解质颗粒之间的接触，或借颗粒之间存在的质颗粒之间的接触，或借颗粒之间存在的溶液，成当两者同时存在时发生。溶液，成当两者同时存在时发生。 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，均相膜指整张膜完全

4、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电解质和成膜材料之间发生了化学结合而成为共聚体。而成为共聚体。 如下图所示。由于这种膜的化学性能是均匀的，膜的各部分如下图所示。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。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。化学性能的均匀性可以大为

5、提高，但两者之间没有化学结合。(2)膜电阻：膜电阻与电渗析所需要的电压有密切的关系。电阻膜电阻：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，单位为表示，单位为cm 2。)(21)(21221212CCCCCCCxxCClCl即，当膜一侧NaZ浓度非常大时，X趋近于0，此时膜另一侧的Cl-几乎不能透过膜来。 为降低电极反应在总能量消耗中所占的比例，工业生产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。中组成多膜电渗析槽，称为电渗析器。 在电渗析过程

6、中，电能的消耗主要用来克服电流通过溶液、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。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。排除电极过程的反应物质，以保证电渗析的正常进行。极化是电渗析器运行中常见问题，其危害如下。极化是电渗析器运行中常见问题，其危害如下。 (1)降低电流放率降低电流放率 由于极化时、导致水分子大量解

7、离，在电由于极化时、导致水分子大量解离，在电场作用下，水的解离造成场作用下，水的解离造成H和和OH离子的迁移，可见其部分离子的迁移，可见其部分电能消耗在水的解离和与脱盐无关的电能消耗在水的解离和与脱盐无关的H和和OH离子迁移上，离子迁移上，使电流放率下降。使电流放率下降。 (2)降低除盐率和产率降低除盐率和产率 极化会在浓水室阴膜表面上产生沉淀，极化会在浓水室阴膜表面上产生沉淀，形成水垢，对运行带来不良的影响形成水垢，对运行带来不良的影响。 (3)淡水淡水pH值下降。值下降。 电渗析法水处理除盐工艺系统可以分两种：一种是电渗析器本体的工艺电渗析法水处理除盐工艺系统可以分两种：一种是电渗析器本体

8、的工艺系统；另一种是电渗折器和其他水处理设备的组合系统。系统；另一种是电渗折器和其他水处理设备的组合系统。 (一一)电渗析器木体的工艺系统电渗析器木体的工艺系统 选则经济合理的电渗析工艺系统选则经济合理的电渗析工艺系统(即除盐方式即除盐方式)，是设计电渗析除盐水处理，是设计电渗析除盐水处理工艺的一个重要部分。一般应根据原水水质、用水水量、用水水质要求等，工艺的一个重要部分。一般应根据原水水质、用水水量、用水水质要求等，通过技术经济比较后确定。常用的除盐方式有直流式、循环式和部分循环式通过技术经济比较后确定。常用的除盐方式有直流式、循环式和部分循环式三种，如下图所示。三种，如下图所示。 (1)频

9、繁倒极电渗析工艺：配有自动化控制，每小时倒换电极频繁倒极电渗析工艺：配有自动化控制，每小时倒换电极2-3次，对于次，对于消除和防止结垢有良好效果。消除和防止结垢有良好效果。 (2)提高电渗析器的水利用率：采用浓水循环并加入少量盐酸的方法，使提高电渗析器的水利用率：采用浓水循环并加入少量盐酸的方法，使水利用率提高到水利用率提高到7090。 (3)高温电渗析：将进水加热到高温电渗析：将进水加热到7075，电渗析工效大为提高，电耗显，电渗析工效大为提高，电耗显著下降，但要求膜能耐高温、耐化学侵蚀、强度好。著下降，但要求膜能耐高温、耐化学侵蚀、强度好。 (4)不解体清洗的电渗析：研制出有效的化学清洗液

10、，用以清除膜面附着不解体清洗的电渗析：研制出有效的化学清洗液，用以清除膜面附着物物(软垢软垢)，可使装置在，可使装置在23年内不必拆开清洗。年内不必拆开清洗。 (5)鼓泡式电渗析：借助于放入气泡的搅动作用来提高传质效果，并能清鼓泡式电渗析：借助于放入气泡的搅动作用来提高传质效果，并能清除膜面污染，该装置不设置隔网，预处理亦可简化，由于借空气的提升力，除膜面污染，该装置不设置隔网，预处理亦可简化，由于借空气的提升力，即可注入水，给水泵亦可省去。即可注入水，给水泵亦可省去。 (6)与其它脱盐技术相组合的除盐工艺研究：如与离子交换联合组成适应与其它脱盐技术相组合的除盐工艺研究：如与离子交换联合组成适