電滲析溶液中電解質(zhì)的分離全過程介紹

1、 電滲析溶液中電解質(zhì)的分離全過程介紹滲析是指用膜把一容積隔成兩部分,膜的一側(cè)是溶液,另一側(cè)是純水,小分子溶質(zhì)透過膜向溶液側(cè)移動(dòng)的過程;或者膜的兩側(cè)是濃度不同的溶液時(shí),溶質(zhì)從濃度高的一側(cè)透過膜擴(kuò)散到濃度低的一側(cè)的過程。但如果僅僅是純水透過膜向溶液側(cè)移動(dòng),使溶液變淡或者僅僅是低濃度溶液中的溶劑透過膜進(jìn)入高濃度的溶液,而溶質(zhì)不透過膜,則此過程稱之為滲透。電滲析是指在直流電場的作用下,溶液中帶電離子選擇性地透過離子交換膜的過程,目前電滲析主要應(yīng)用于溶液中電解質(zhì)的分離。以鹽水中NaCl的脫除來闡述電滲析過程原理。在正、負(fù)兩電極之間交替地平行放置陽離子交換膜(簡稱陽膜,以符號(hào)C表示和陰離子交換膜(簡稱陰膜

2、,以A表示。陽膜常含有帶負(fù)電荷的酸性活性基團(tuán),能選擇性地使溶液中的陽離子透過,而溶液中的陰離子則因受陽膜上所帶負(fù)電荷基團(tuán)的同性相斥作用不能透過陽膜。陰膜通常含有帶正電荷的堿性活性基團(tuán),能選擇性地使陰離子透過,而溶液中的陽離子則因陰膜上所帶正電荷基團(tuán)的同性相斥作用不能透過陰膜。陰、陽離子交換膜之間用特別的隔板隔開,組成濃縮和脫鹽兩個(gè)系統(tǒng)。電滲析法的特點(diǎn):1、可以同時(shí)對電解質(zhì)水溶液起淡化、濃縮、分離、提純作用;2、可以用于蔗糖等非電解質(zhì)的提純,以除去其中的電解質(zhì); 3、在原理上,電滲析器是一個(gè)帶有隔膜的電解池,可以利用電極上的氧化還原效率高。4、在電滲析過程中,也進(jìn)行以下次要過程:同名離子的遷移,

3、離子交換膜的選擇透過性往往不可能是百分之百的,因此總會(huì)有少量的相反離子透過交換膜;離子的濃差擴(kuò)散,由于濃縮室和淡化室中的溶液中存在著濃度差,總會(huì)有少量的離子由濃縮室向淡化室擴(kuò)散遷移,從而降低了滲析效率;水的滲透,盡管交換膜是不允許溶劑分子透過的,但是由于淡化室與濃縮室之間存在濃度差,就會(huì)使部分溶劑分子(水向濃縮室滲透;水的電滲析,由于離子的水合作用和形成雙電層,在直流電場作用下,水分子也可從淡化室向濃縮室遷移;水的極化電離,有時(shí)由于工作條件不良,會(huì)強(qiáng)迫水電離為氫離子和氫氧根離子,它們可透過交換膜進(jìn)入濃縮室;水的壓滲,由于濃縮室和淡化室之間存在流體壓力的差別,迫使水分子由壓力大的一側(cè)向壓力小的一

4、側(cè)滲透。顯然,這些次要過程對電滲析是不利因素,但是它們都可以通過改變操作條件予以避免或控制。電滲析器運(yùn)行的工藝參數(shù): 1、電流效率:電滲析析器運(yùn)行時(shí)實(shí)際除鹽量與理論除鹽量之比稱為電滲析器的電流效率。2、電流密度與極化現(xiàn)象:電滲析器工作時(shí),單位膜面積上通過的電流稱為電流密度。運(yùn)行時(shí),當(dāng)電流密度達(dá)到一定值時(shí),界面層離子的遷移速度遠(yuǎn)低于膜內(nèi)離子遷移速度,迫使膜界面處水分子發(fā)生電離,依靠氫離子和氫氧根離子來傳遞電流,這種膜界面現(xiàn)象稱為濃差極化,此時(shí)的電流密度稱為極限電流密度。極化包括濃差極化和電極極化。極化發(fā)生后在陽膜淡室的一側(cè)富集著過量的氫氧根離子,陽膜濃室的一側(cè)富集著過量的氫離子;而在陰膜淡室的一

5、側(cè)富集著過量的氫離子,陰膜濃室的一側(cè)富集著過量的氫氧根離子。由于濃室中離子濃度高,則在濃室陰膜的一側(cè)發(fā)生碳酸鈣等沉淀,從而增加膜電阻,加大電能消耗,減小膜的有效面積,降低出水水質(zhì),影響正常運(yùn)行。反滲透裝置的清洗1、需清洗的條件反滲透運(yùn)行時(shí)如果出現(xiàn)以下任一情況,則必須立即進(jìn)行化學(xué)清洗:裝置總壓差比運(yùn)行初期增加0.150.20MPa;裝置的總產(chǎn)水量比上次清洗后下降了10%以上;裝置脫鹽率比上次清洗后下降了三個(gè)百分點(diǎn);即使上述三種情況未曾出現(xiàn),通常也應(yīng)56個(gè)月清洗一次;2、清洗方法 按選定的清洗劑配方,在清洗水箱中配制清洗液,用泵循環(huán)清洗液,將其攪勻待用。關(guān)閉反滲透裝置上的進(jìn)出水閥門、排放閥門,打開

6、反滲透裝置上的化學(xué)清洗進(jìn)出閥門,形成循環(huán)清洗系統(tǒng)。接好清洗管路后,開啟清洗泵電源開關(guān),按規(guī)定的流量、壓力(0.14-0.22Mpa和溫度(<30,清洗1-2小時(shí)(必要時(shí)可浸泡1-2小時(shí),初始排出的清洗液排入地溝,以保證清洗液的濃度。清洗完畢后,將清洗水箱殘液排完,注入符合反滲透裝置進(jìn)水指標(biāo)的水,以清洗相同條件進(jìn)行沖洗?；蛴迷鰤罕妙愃频蛪簺_洗條件來沖洗。各段沖洗結(jié)束后,按規(guī)定的運(yùn)行方式進(jìn)行低壓沖洗和高壓運(yùn)行,最初產(chǎn)水排入地溝,到出水指標(biāo)合格后進(jìn)入產(chǎn)品水箱。清洗結(jié)束后,必須將化學(xué)清洗裝置沖洗干凈,切忌將清洗過濾器、清洗水泵等設(shè)備置于酸或堿的狀況下。3、清洗配方酸洗配方:0.3%HCl溶液堿洗配方:0.3%NaOH溶液,PH調(diào)至12。4、清洗的注意事項(xiàng)清洗時(shí)應(yīng)考慮可能的污染物類型,選用合適的清洗配方。可用NH4OH和H2SO4調(diào)節(jié)PH值,必須注意PH值測量一定要正確可靠。 清洗操作時(shí)要有安全防護(hù)措施,如帶防護(hù)鏡、手套、鞋和衣等。固體清洗劑必須充分溶解后,再加其他化學(xué)試劑,進(jìn)行充分混合后才能進(jìn)入反滲透裝置。清洗壓力為0.150.3Mpa,清洗時(shí)間為2小時(shí)。清洗過程中密切注意清洗液溫升情況,切忌溫度超過35,觀察清洗水箱液位和清洗液的顏色變化,必要時(shí)補(bǔ)充清洗液。清洗結(jié)束后,取殘液進(jìn)行分析,確定污染物種類,為日后清洗提供依據(jù)。5、甲醛或亞硫酸氫