浅谈电渗析除盐技术

一、电渗析除盐技术概述

电渗析（electrodialysis，ED）是一种用于水处理的技术，其技术原理是利用离子交换膜的选择透过性，在外加直流电场作用下使阴阳离子定向迁移并选择性透过膜，从而实现在由离子交换膜形成的隔室内交替形成浓水室和淡水室，达到脱盐的目的。

电渗析除盐技术是一种膜分离过程，它利用带电离子膜的反离子迁移原理，在直流电场作用下从水溶液中分离带电离子。具体来说，电渗析器内部设置多组交替排列的阴、阳离子交换膜，在直流电场作用下，阳离子穿过阳膜向负极方向运动，阴离子穿过阴膜向正极方向运动，从而形成去除水中离子的淡水室和浓缩离子的浓水室。将浓水排放后，得到的淡水即为去盐水。电渗析除盐技术适用于各种不同的水源，如天然水、自来水、工业废水等，它具有除盐率高、能耗低、设备简单、操作方便等优点，在水的软化和除盐处理方面有着广泛的应用。此外，电渗析除盐技术还可以应用于物料浓缩、提纯、分离等过程。

电渗析技术通常应用于高含盐量、高硬度或高碱度等水质的水处理中，例如对于高含盐量的海水和苦咸水的脱盐，电渗析技术可以与其他水处理技术如反渗透、蒸馏法等进行技术经济比较后选用。

在电渗析装置中，离子交换膜的选择透过性是实现离子定向迁移的关键因素，同时膜的物理化学性质也会影响其分离效果。常用的离子交换膜包括阳离子交换膜和阴离子交换膜，阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。

电渗析装置通常由离子交换膜、电源、辅助材料（垫片、电极、密封垫片）组成，电极材料一般采用钛、氧化铝、石墨等碳材料制成，而离子交换膜则由活性离子交换基团、固定官能团和疏水底物组成。

在电渗析过程中，需要控制一些参数来保证最佳的分离效果，这些参数包括电流密度、温度、压力、电解质浓度、pH值等。一般来说，电渗析过程在较低的电流密度和较高的压力下进行，同时需要维持一定的pH值和电解质浓度。总的来说，电渗析技术是一种成熟的水处理技术，可用于高含盐量水质的水处理中，具有节能、高效、环保等优点。但需要注意的是，电渗析装置的初始投资较高，同时需要定期维护和清洗，以确保其长期稳定运行。

二、电渗析除盐技术被广泛应用于以下领域：

1. 水的淡化除盐：电渗析技术可以用于淡化海水、苦咸水等高含盐量的水，也可以用于去除工业废水中的盐分和有害物质。
2. 海水浓缩制盐：通过电渗析技术，可以将海水进行浓缩，得到高浓度的海水，从而方便制盐工业的生产。
3. 乳制品的精制：电渗析技术可以用于乳制品的精制，通过去除原料奶中的盐分和其他杂质，提高乳制品的质量和口感。
4. 果汁脱酸精和提纯：电渗析技术可以用于果汁的脱酸和提纯，提高果汁的口感和质量。
5. 化工产品的制取：电渗析技术可以用于制取一些化工产品，例如酸、碱、盐等，也可以用于一些有机物的分离和纯化。

6. 锅炉给水的初级软化脱盐：电渗析技术可以用于锅炉给水的初级软化脱盐，降低水中的硬度，防止水垢的产生，提高锅炉的效率和安全性。
7. 物料浓缩、提纯、分离：电渗析技术还可以用于物料的浓缩、提纯、分离等物理化学过程，例如食品、轻工、医药等行业。
8. 废水、废液处理和贵重金属回收：电渗析技术可以用于废水、废液的处理，例如从电镀废液中回收镍等贵重金属。
9. 医药、化工中间体的除盐：电渗析技术可以用于医药、化工中间体的除盐，提高产品质量和纯度。
10. 氨基酸除盐：电渗析技术可以用于氨基酸类物质的除盐，例如苏氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸、赖氨酸、亮氨酸等及其衍生物。
11. 糖液除盐：电渗析技术可以用于糖液的除盐，例如淀粉糖、果糖、木糖、低聚糖等。
12. 动植物提取液除盐：电渗析技术可以用于动植物提取液的除盐，例如果汁、海产品、中药等。

总的来说，电渗析除盐技术在各个领域都有广泛的应用，而且其用途还远不止这些，尚有很多未被完全发掘的用途等待人们去探索和开发。

三、电渗析除盐的处理设备主要包括以下几种：

1. 电渗析器：电渗析器是电渗析除盐的主要设备，它由离子交换膜、隔板、电极等组成，通过交替放置阴阳离子交换膜，在外加直流电场作用下使阴阳离子定向迁移并选择性透过膜，实现水溶液中离子的分离和去除。
2. 过滤器：过滤器是电渗析除盐中常用的预处理设备，用于去除水中的悬浮物、杂质和胶体等，以保证电渗析器的正常运行。

3. 活性炭过滤器：活性炭过滤器用于去除水中的有机物、重金属离子和余氯等有害物质，提高水的质量和安全性。

4. 超滤装置：超滤装置是一种膜分离技术，它可以去除水中的微小颗粒、有机物、重金属离子等，保证电渗析器的进水质量。

5. 反渗透装置：反渗透装置是一种高效的水处理技术，它可以去除水中的离子、有机物、重金属离子等，提高水的纯度和质量。

6. 紫外线消毒器：紫外线消毒器用于杀灭水中的细菌和病毒等有害物质，提高水的安全性。

7. 水泵、管道和阀门：这些设备用于水的输送、分配和调节，以及管道的密封和流体控制。

总的来说，电渗析除盐的处理设备种类很多，根据实际应用需要和工艺要求选择合适的设备是保证水处理效果的关键。电渗析技术的膜分离方法，通过在阴、阳离子交换膜间施加直流电场，使水中的离子在电场作用下透过膜，从而达到分离和纯化的目的。其除盐率可以达到99%，原水回收率可以达到65%～80%。

四、电渗析除盐技术具有一些明显的优点和缺点。

优点方面，电渗析技术能够高效地去除水中的电解质离子，包括溶解盐和其他带电离子，同时对原水的预处理要求较低，设备简单、操作方便，规模和除盐浓度适应性大，用电较易解决，运行成本较低。

但是，电渗析技术也存在一些缺点。首先，它只能除去水中的电解质离子，对于不带电的粒子如硅、硼以及有机物粒子则不能去除。其次，对于水中溴含量高的情况，电渗析的脱除效果也不理想。此外，由于电渗析技术是通过离子形式进行分离的，因此无法分离不解离的物质，对于解离度小的物质也难以分离。另外，电渗析设备的耗能较大，易结垢且分离膜寿命短，同时塑料老化也会增加维修费用。最后，电渗析操作电流、电压会受到原水水质、水量的影响，过程稳定性较差，容易出现恶化。

因此，在选择使用电渗析除盐技术时，需要根据具体情况进行全面的技术经济分析和比较，以做出合理的决策。