电渗析法(用离子交换膜使海水淡化的方法)
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更新时间:2023-05-19
电渗析法
用离子交换膜使海水淡化的方法
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)。
⑴浊度≤0.3ppm
⑵耗氧量<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
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。
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:
(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。
(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。