几种常见的电渗析技术解析

  电渗析 (ED)是在直流电场作用下，利用离子交换膜的选择透过性，带电离子透过离子交换膜定向迁移，从水溶液和其他不带电组分中分离出来，从而实现对溶液的浓缩、淡化、精制和提纯的目的。                         

                     

      目前电渗折技术己发展成一个大规模的化工单元过程，在膜分离领域占有重要地位。广泛应用于化工脱盐，海水淡化，食品医药和废水处理等领域，在某些地区已成为饮用水的主要生产方法，具有能量消耗少，经济效益显著；装置设计与系统应用灵活，操作维修方便，不污染环境，装置使用寿命长，原水的回收率高等优点。                    

      1、填充床电渗析(EDI)                      

                     

     填充床电渗析又称电脱离子法（ Electrodeio－nizattono简称EDI）。它是将电渗析法与离子交换法结合起来的一种水处理方法，即在电渗析的除盐室中填充阴阳离子交换剂，利用电渗析过程中极化现象对离子交换填充床进行电化学再生，它兼有电渗析技术的连续除盐和离子交换技术深度脱盐的优点，又避免了电渗析技术浓差极化和离子交换技术中的酸碱再生等带来的问题。                      

      2、倒极电渗析(EDR)                      

                     

      EDR的原理和电渗析法基本是相同的，只是在运行过程中，EDR每隔一定的时间，正负电极极性相互倒换一次（国内电渗析器一般2～4 h倒换一次），因此称现行的倒极电渗析为频繁倒极电渗析。EDR系统是由电渗析本体、整流器及自动倒极系统三部分组成的，其倒极一般分以下三个步骤：（1）转换直流电源电极的极性，使浓、淡室互换，离子流动反向进行；（2）转换进、出水阀门，使浓、淡室的供排水系统互换；（3）极性转换后持续1～2 min，将不合格淡水归入浓水系统，然后浓、淡水各行其路，恢复正常运行。倒极电渗析器的使用，大大提高了电渗析操作电流和水回收率，延长了运行周期在饮用水净化和锅炉补给水处理等有广泛的应用。                        

       3、高温电渗析                      

       高温电渗析是将电渗析的进水温度加热到 80℃，使溶液的粘度下降，扩散系数增大，离子迁移数增加，有利于极限电流密度的大幅增大，从而提高电渗析器的脱盐能力，降低动力消耗，从而降低处理费用，尤其是对有余热可利用的工厂更为适宜。高温电渗析虽然有脱盐能力大，投资省及运转费用低等许多优点，可是存在耐高温膜的研制以及需增加热交换器而要消耗一部分热能的问题，因此，在什么情况下采用多高的温度，需要从投资，运转费用及水温等方面综合进行技术经济比较。                      

       4、无极水电渗析技术                      

      无极水电渗析，它的主要特点是取消了传统电渗析的极室和极水，原水利用率可达 70%以上，该装置的电极紧贴一层或多层阴离子交换膜，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。该装置在运行方式上采用频繁倒极，全自动操作，以城市自来水为进水，单台多级多段配置，脱盐率可达99%以上。                      

      5、无隔板电渗析器                      

      由 JM离子交换网膜和电极为主要部件组装而成的新型电渗析器。它主要是用JM离子交换网膜构件取代离子交换膜和隔板，此新构件具有普通离子交换膜和隔板的功能。该机在相同条件下与有隔板的电渗析器比较，脱盐速率快，电耗可降低20%以上。                      

      6、卷式电渗析                      

      卷式电渗析器是一种类似卷式反渗透组件结构的电渗析器，它的阴阳离子交换膜都放在同心圆筒内，并卷成螺旋状。卷式电渗析器的结构是将电极夹在离子交换膜内制成特殊的膜堆电极，阴阳离子交换膜与绝缘隔网板制成淡水 U形流道单元，并与淡水集配水管的侧壁相通，膜堆电极与淡水流道单元之间夹入一张绝缘网隔板构成浓水流道单元，然后以淡水集配水管为中心卷制成圆筒体。阳极在圆筒的中心，阴极安放在圆筒的外壳上，淡液和浓液沿膜间通道流动，管道与图平面垂直，淡液通过管道而进出。卷式电渗析器其主要缺点是螺旋膜堆难以密封，特别是圆筒中心管既作电极用，又要作集水管用，由于存在电极反应，使得离子交换膜与中心管粘结的部分不易密封。                      

      7、液膜电渗析(EDLM)                      

                     

      液膜电渗析是用具有相同功能的液态阴阳离子交换膜代替固态的阴阳离子交换膜，液膜电渗析的研究对象以分离无机物为主，但规模均处于小试验阶段，其试验模型是用半透性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。液膜电渗析在浓缩、提取化合物、合成高纯物质、脱盐等方面已有相关应用。液膜电渗析把化学反应、扩散和电迁移三者结合起来，开拓了液膜应用研究的新领域，具有广阔的发展前景。                      

      8、双极性膜电渗析(EDMB)                      

                     

      双极膜是一种新型离子交换复合膜，它一般由阴离子交换树脂层和阳离子交换脂层及中间界面亲水层组成。在直流电场作用下，从膜外渗透入膜间的水分子即刻分解成H ⁺ 和OH ^- 可作为H ⁺ 和OH ^- 的供应源。利用这一特点，将双极性膜与其它阴、阳离子交换膜组合而成的双极性膜电渗析系统，能够在不引入新组分的情况下，将水溶液中的盐转化生成相应的酸和碱，这称为双极膜电渗析法。含盐水MX在阴膜和阳膜之间的隔室流动，施加直流电后，双极性膜的界面层发生水的解离，H ⁺ 同阴离子X-结合形成酸OH ^- 同阳离子M ⁺ 结合形成碱。                         

      9、离子隔膜电解                      

                     

     离子隔膜电解是将电渗析技术和电解技术结合起来的一种新工艺。我们以离子交换膜电解食盐水为例，用一阳离子交换膜分隔电解槽中阴阳极室，构成两室电解槽，向阳极室引入饱和NaCl溶液，阴极室引入蒸馏水，当输入直流电进行电解后，食盐水溶液中的部分氯离子在阳极上失去电子生成氯气并逸出。阳极溶液中剩下的钠离子随溶液一同向阴极迁移，流入阴极的电解液，其中的氢离子在阴极得到电子生成氢气自电解槽阴极室逸出。由于氢离子不断放电析出氢气，从而进一步促使水进行电离。由于阳离子交换膜的固定基团带负电荷，它和溶液中Na ⁺ 离子异性电荷相吸，结果只允许Na ⁺ 离子通过，而对Cl ^- 离子排斥，于是Na ⁺ 离子迁入阴极室，它和OH ^- 相结合，生成NaOH。                      

      目前，工业上用的较多的是立式隔膜电解槽。隔膜电解由于它充分利用两电极之反应，并将阳极区和阴极区的反应物和产物分开的功能和优点。它广泛地应用在化工、环保、有色冶金等领域。                         

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