一些電滲析設(shè)備的知識原理

      時間:2013-10-11 作者:admin 點擊:523次

          電滲析法脫鹽的基本原理
          電滲析設(shè)備除鹽的基本原理,是利用離子交換膜的選擇透過性。陽離子交換膜只允許陽離子通過,阻檔陰離子通過,陰離子交換膜只允許陰離子通過,在外加直流電場的作用下,水中離子作定向遷移,使一路水中大部份離子遷移到另一路離子水中去,從而達到含鹽水淡化的目的。
         電滲析設(shè)備具有工藝簡單,除鹽率高,制水成本低、操作方便、不污染環(huán)境等主要優(yōu)點,廣泛應(yīng)用 于水的除鹽,具體應(yīng)用在如下場合:海水及苦咸水淡化,根據(jù)我單位的試驗資料,可將含鹽量高達60克/升的苦咸水淡化成飲用水,解決沙漠地區(qū)的飲用水源。制取軟水,(水的電阻率為105歐姆一厘米),可供低壓鍋爐給水,不需要食鹽再生,還可節(jié)煤20%左右。
          深度除鹽水及高純水的前級處理,采用電滲析一離子交換法,擴大了原水適用范圍,廣泛應(yīng)用電力、電子、化工、制藥、科研化驗等場合、降低制水成本50%以上。節(jié)省離子交換法再生用酸堿80%左右,延長再生周期五倍以上。用于飲料食品工業(yè)的提純,使啤酒、汽水的質(zhì)量提高,為創(chuàng)*名牌產(chǎn)品創(chuàng)造了條件。電滲析設(shè)備還可用于化工分離,濃縮及工業(yè)廢水處理回收率。
      把陽離子交換膜和陰離子交換膜交替排列于正負兩個電極之間,并用特制的隔板將其隔開,組成脫鹽(淡化)和濃縮兩個系統(tǒng)。
      當向隔室通入鹽水后,在直流電場作用下,陽離子向陰極遷移,陰離子向陽極遷移,但由于離子交換膜的選擇透過性,而使淡室中的鹽水淡化,濃室中鹽水被濃縮,實現(xiàn)脫鹽目的。
      電滲析法原理示意圖
      電滲析上兩極的反應(yīng)——以NaCl溶液為例
         在陽極上:2Cl- - 2e → Cl2↑
                   H2O → H+ + OH-
                   4OH-  - 4e → O2 + 2H2O
         產(chǎn)生的氯氣又有一部分溶于水中:
                  Cl2 + H2O → HCl + HClO  
                     HClO →HCl + [O]
          陽極反應(yīng)有氧氣和氯氣產(chǎn)生,氯氣溶于水又產(chǎn)生HCl及初生態(tài)氧[O],陽極呈酸性反應(yīng),應(yīng)當注意陽極的氧化和腐蝕問題。
         在陰極上:  H2O --→ H+ + OH-
                 H+ + 2e --→ 2H2↑
               Na+  + OH- --→ NaOH
         在陰極室由于H+離子的減少,放出氫氣,極水呈堿性反應(yīng),當極水中含有Ca2+、Mg2+和CO32-等離子時,會生成CaCO3和Mg(OH)2等沉淀物,在陰極上形成結(jié)垢。
          在極室中應(yīng)注意及時排除電極反應(yīng)產(chǎn)物,以保證電滲析過程的*運行,考慮到陰膜容易損壞,并為了防止Cl-離子透過陰膜進入陽極室,所以在陽極附近一般不用陰膜,而改用陽膜或惰性多孔保護膜。
          電滲析技術(shù)的特點
      (1) 能量消耗低。
         電滲析除鹽過程中,只是用電能來遷移水中的鹽分,而大量的水不發(fā)生相的變化,其耗電量大致與水中的含鹽量成正比,尤其是對含鹽量為數(shù)千mg/L的苦咸水,其耗電量更低。
      (2) 藥劑耗量少.環(huán)境污染小
      常規(guī)的離子交換處理水時,樹脂失效后需用酸、堿進行再生,再生后生成大量酸、堿再生廢液,水洗時還要排放大量酸、堿性廢水。
      電滲析法處理水時,僅酸洗時需要少量的酸。因此電滲析法是耗用藥劑少,環(huán)境污染小的一種除鹽手段。
      (3) 對原水含鹽量變化適應(yīng)性強
          電滲析除鹽可按需要進行調(diào)節(jié)。產(chǎn)水量可按需要從每日幾m3至上萬m3變化??筛鶕?jù)設(shè)計一臺電滲析設(shè)備中的段數(shù)、級數(shù)或多臺電滲析設(shè)備的串聯(lián)、并聯(lián)或不同除鹽方式(直流式、循環(huán)式或部分循環(huán)式)來適應(yīng)。
      (4) 操作簡單,易于實現(xiàn)機械化、自動化
         電滲析設(shè)備一般是控制在恒定直流電壓下運行,不需要通過頻繁地調(diào)節(jié)流速、電流及電壓來適應(yīng)水質(zhì)、溫度的變化。因此,容易做到機械化、自動化操作。
      (5) 設(shè)備緊湊耐用.預(yù)處理簡單
      電滲析設(shè)備是用塑料隔板、離子交換膜及電極組裝而成,其抗化學(xué)污染和抗腐蝕性能均良好,隔板相膜多層更加在一起,運行時通電即可制得淡水,因此設(shè)備緊湊耐用。
      由于電滲析中水流是在膜面平行流過,而不需透過膜,因此進水水質(zhì)不像反滲透控制的那樣嚴格,一般經(jīng)砂濾即可,相對而言預(yù)處理比較簡單。
      (6) 水的利用率較高
          電滲析設(shè)備運行時,濃水和極水可以循環(huán)使用,與反滲透相比,水的利用率較高,可達到70%~80%,國外可高達90%。廢棄的水量少,再利用和后處理都比較簡單。
          電滲析的缺點
      電滲析只能除去水中的鹽分.而對水中有機物不能去除,某些高價離子和有機物還會污染膜。電滲析運行過程中易發(fā)生濃差極化而產(chǎn)生結(jié)垢(用頻繁倒極電滲析可以避免),這些都是電滲析技術(shù)較難掌握而又須重視的問題。
      與反滲透相比,由于它的脫鹽率較低,裝置比較龐大且組裝要求高,因此它的發(fā)展不如反滲透快。

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