今天的主题是电渗析工艺,主要从原理与分离特性、组成结构和工艺计算这几个方面来进行介绍。内容可能有点长,可以分开阅读。
电渗析原理与过程电渗析原理
在直流电场的作用下,利用阴、阳离子交换膜对溶液中的阴、阳离子的选择透过性,分离溶质和水,此过程即为电渗析。
电渗析结构
电渗析过程
通过阳极和阴极在装置两侧施加直流电场,阴、阳离子交换膜则交替排列在阳极和阴极之间,两种膜之间用特制的隔板隔开,隔板内则有水流的通道。
在阴离子交换膜和阳离子交换膜之间通入含盐水,在直流电场的作用下,水中的阴阳离子就会发生移动,其中阳离子向阴极方向移动,阴离子向阳极方向移动:
电渗析 离子移动过程
但是由于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,这样就会使一部分隔室内的离子浓度减少,这样的隔室也称为淡室,淡室中出水为淡水;而另一部分隔室的离子浓度则会增加,称之为浓室,出水为浓水。
在整个过程中,除了含盐水得到淡化外,电极室还会发生电极反应:
电渗析种电极室内的反应
阴极室内溶液呈碱性,当水中含有高浓度硬度离子时,还可能会结垢;阳极室通常呈酸性,可能会对电极产生腐蚀作用。
离子交换膜的选择透过性电渗析工艺对水中阴、阳离子的选择性,与所采用的离子交换膜的选择透过性室密切相关的。
与离子交换树脂类似,离子交换膜由基膜和活性基团两大部分组成,其中基膜为立体网状结构的高分子化合物,活性基团则是由具有交换作用的离子和与基膜相连的固定离子所组成的。
离子交换膜根据基团带电的不同,分为阴离子交换膜和阳离子交换膜: