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电渗析法（用离子交换膜使海水淡化的方法）

次浏览 | 更新时间：2023-05-19

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电渗析法

用离子交换膜使海水淡化的方法

电渗析法是利用电场的作用，强行将离子向电极处吸引，致使电极中间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水的一种方法。一般情况下水中离子都可以自由通过交换膜，除非人工合成的大分子离子。

基本信息

中文名	电渗析法
外文名	electrodialysis
包含	强行将离子向电极处吸引
利用	电场的作用
致使	电极中间部位的离子浓度大为下降

基本简介

电渗析法（electrodialysis【ED】）是利用离子交换膜进行海水淡化的方法。离子交换膜是一种功能性膜，分为阴离子交换膜和阳离子交换膜，【简称阴膜和阳膜】。阳膜只允许阳离子通过阴膜只允许阴离子通过，这就是离子交换膜的选择透过性。在外加电场的的作用下，水溶液中的阴，阳离子会分别向阳极和阴极移动，如果中间再加上一种交换膜，就可能达到分离浓缩的目的。电渗析法就是利用了这样的原理。

电渗析离子交换膜

一。用途：

聚乙烯异相离子交换膜含有足够的固定基团和可解离的离子，对溶液中离子具有一定的选择透过性和导电性，广泛应用于电化学部门中，分离不同类型的离子。例如海水、苦咸水的淡化，溶液的脱盐浓缩，电解制备无机化合物以及放射性元素的回收提纯，锅炉用水的软化脱盐，冶金、煤炭、电子、医药、化工、食品等工业品处理。

二。外观：

聚乙烯异相离子交换膜应平整均匀，无明显的机械损伤(折伤)，无脱网轧皱、不允许有影响质量的杂质存在。

三。规格：3361BW阳膜外观为棕黄色，3362BW阴膜为兰色。

聚乙烯异相离子交换膜外型尺寸规格如下：

厚度：0.42mm

厚度允许公差：土0.04mm(干态)

有效面积：≥800mm×1600mm

离子交换膜含有足够的固定基团和可解离的离子，对各种离子具有一定的选折性和导电率，广泛应用于电化学部门中，分离不同类型的离子。例如海水、苦咸水的淡化，溶液的脱盐浓缩，电解制借无机化合物以及放射性元素的回收提纯，锅炉水的软化脱盐，电子、医药、化工、食品、煤炭，冶金等工业品处理。

四、使用说明：

1、贮运过程中不应受到日晒雨淋及机械损伤，贮存库房应清洁阴凉，干燥通风。

2、阴离子、阳离子交换膜在裁剪前必须分别在规定的溶液中浸泡48小时，即根据需处理的原水水质分析资料，配制成原水浓度溶液为阳膜浸泡液；配制成相当于电渗析出口淡水浓度为阴膜浸泡液。

3、按隔板尺寸裁剪打孔，膜面积应略小于隔板面积。

由于使用后阳膜稍有收缩性，阴膜仍有膨胀性，故可将在清水中浸泡的膜再作进一步处理⑴阴膜可再浸入水质较淡或纯水中再收缩。

⑵阳膜浸泡膨胀后再浸入食盐水中再收缩。

4、酸洗应根据膜面结垢的程度而定，盐酸浓度不宜超过3%，开始酸洗时如盐酸消耗较快，须补充盐酸，直至不再消耗盐酸为止(约1~2小时)酸洗完毕，用原水冲至出水PH=4~5(约10分钟)后，可投入运行(淡水、浓水、极水三个系统应及时清洗)。

5、打孔膜应及早装入电渗器，湿膜应清洗晾干用塑料袋包装后贮存。

6、电渗析器进水要求：

⑴浊度≤0.3ppm

⑵耗氧量<2ppm

⑶游离氯<0.2ppm

⑷含铁量<0.3ppm

⑸含锰量<0.1ppm

⑹水温5~40℃

⑺硬度超过900ppm应要软化处理

⑻污染指数SDI<5

特点

电渗析法处理废水的特点是；不需要消耗化学药品，设备简单，操作方便。

应用

电渗析法最先用于海水淡化制取饮用水和工业用水，海水浓缩制取食盐，以及与其它单元技术组合制取高纯水，后来在废水处理方面也得到较广泛应用。

入在废水处理中，根据工艺特点电渗析操作有两种类型：一种是由阳膜和阴膜交替排列而成的普通电渗析工艺，主要用来从废水中单纯分离污染物离子，或者把废水中的污染物离子和非电解质污染物分离开来，再用其它方法处理；另一种是由复合膜与阳膜构成的特殊电渗析分窝工艺，利用复合膜中的极化反应和极室中的电极反应以产生H+离子和OH-离子，从废水中制取酸和碱。

目前，电渗析法在废水处理实践中应用最普遍的有：1)处理碱法造纸废液，从浓液中回收碱，从淡液中回收木质索；2)从含金属离子的废水中分离和浓缩盈金属离子，然后对浓缩液进一步处理或回收利用：3)从放射性废水中分离放射性元素；4)从芒硝废液中制取硫酸和氢氧化钠；5)从酸洗废液中制取硫酸及沉积重金属离子；6)处理电镀废水和废液等，含Cu2+、Zn2+、Cr(Ⅳ)、Ni2+等金属离子的废水都适宜用电渗析法处理，共中应用较广泛的是从镀镍废液中回收镍，许多工厂实践表明，用这种方法可以实现闭路循环。

电渗析广泛应用于化工、轻工、冶金、造纸、海水淡化、环境保护等领域；近年来更推广应用于氨基酸、蛋白质、血清等生物制品的提纯和研究。电渗析器种类较多，W.鲍里的三室型具有代表性，电渗析器由阳极室、中间室及阴极室三室组成，中间DD为封接良好的半透膜，E为Pt、Ag、Cu等片状或棒状电极，F为连接中间室的玻璃管，作洗涤用，S为pH计。电渗析实质上是除盐技术。电渗析器中正、负离子交换膜具有选择透过性，器内放入含盐溶液，在直流电的作用下，正、负离子透过膜分别向阴、阳极迁移。最后在两个膜之间的中间室内，盐的浓度降低，阴、阳极室内为浓缩室。电渗析方法可以对电解质溶质或某些物质进行淡化、浓缩、分离或制备某些电解产品。实际应用时，通常用上百对以上交换膜，以提高分离效率。电渗析过程中，离子交换膜透过性、离子浓差扩散、水的透过、极化电离等因素都会影响分离效率。

原理：废水先进入调节池，开动自吸泵后，废水经流量计进入超强氧化还原发生装置，在强大直流、高频电场作用下，立刻产生四项强大功能：氧化还原——脱色脱臭——气浮——絮凝，这是由于在超强氧化的电化学场中，原生态的氢离子、氧离子、氢氧根离子生成量万级数增加，同时污染因子的分子不断被松动、被切割，使得氧化还原也成万级数增加，这样一来，再顽固的污染因子也会被迅速得以降解。视不同污染因子的性质，在该装置中还可有选择的加入填料，给予超强氧化还原创造更充分的条件。

基本原理

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。结果使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。

电渗析和离子交换相比，有以下异同点：

（1）分离离子的工作介质虽均为离子交换树脂，但前者是呈片状的薄膜，后者则为圆球形的颗粒；

（2）从作用机理来说，离子交换属于离子转移置换，离子交换树脂在过程中发生离子交换反应。而电渗析属于离子截留置换，离子交换膜在过程中起离子选择透过和截阻作用。所以更精确地说，应该把离子交换膜称为离子选择性透过膜；

（3）电渗析的工作介质不需要再生，但消耗电能；而离子交换的工作介质必须再生，但不消耗电能。

电渗析器

利用电渗析原理进行脱盐或处理废水的装置，称为电渗析器。

(1)电渗析器的构造它由膜堆、极区和压紧装置三大部分构成。

1)膜堆：其结构单元包括阳膜、隔板、阴膜，一个结构单元也叫一个膜对。一台电渗析器由许多膜对组成，这些膜对总称为膜堆。隔板常用l～2mm的硬聚氯乙烯板制成，板上开有配水孔、布水槽、流水道、集水槽和集水孔。隔板的作用是使两层膜间形成水室，构成流水通道，并起配水和集水的作用。

2)极区：极区的主要作用是给电渗析器供给直流电，将原水导入膜堆的配水孔，将淡水和浓水排出电渗析器，并通入和排出极水。极区由托板、电极、极框和弹性垫板组成。电极托板的作用是加固极板和安装进出水接管，常用厚的硬聚氯乙烯板制成。电极的作用是接通内外电路，在电渗析器内造成均匀的直流电场。阳极常用石墨、铅、铁丝涂钉等材料；阴极可用不锈钢等材料制成。极框用来在极板和膜堆之间保持一定的距离，构成极室，也是极水的通道。极框常用厚5～7mm的粗网多水道式塑料板制成。垫板起防止漏水和调整厚度不均的作用，常用橡胶或软聚氯乙烯板制成。

电渗析法原理图

3)压紧装置：其作用是把极区和膜堆组成不漏水的电渗析器整体。可采用压板和螺栓拉紧，也可采用液压压紧。

(2)电渗析器的组装电渗析器的基本组装形式如图17-4所示。在实践电通常用“级”、“段”和“系列”等术语来区别各种组装形式。电渗析器内电极对的数目称为“级”，凡是设置一对电极的叫做一级，两对电极的叫二级，依此类推。电渗析器内，进水和出水方向一致的膜堆部分称为“一段”，凡是水流方向每改变一次，“段”的数目就增加l。

电潜桥膜

电渗析膜——与离子交换树脂具有相同化学结构的有机高分子聚合物为骨架。与一定数量的交联剂通过横键架桥作用构成的空间网状结构的树脂膜。

应用的范围

1.水质软化，供低压锅炉或其他工艺有用水，较磺化煤钠离子交换剂等工艺，可大大降低制水成本，节约能源，同时不需食盐再生。较其他化学药剂软化效果好，劳动强度轻，操作简单，运行稳定。

2.用于海水、苦咸水的淡化降氟，处氟，为海岛、海轮提供生活饮用水。

3.与离子交换法组合，制取纯水和高纯水，供科研、电子工业、化工制药、电厂等用水，供高压锅炉给水，较单独使用离子交换器的制水成本可下降50%以上，节约80%的酸碱，同时离子交换树脂再生周期可大大延长。

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