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电渗析装置
一、定义
为降低电反应在总能量消耗中所占的比例,工业生产中组成多膜电渗析槽,称为电渗析器.电渗析器的构造包括压板、电托板、电、框、阴膜、浓水隔板、淡水隔板等部件。将这些部件按一定顺序组装并压紧,组成一定形式的电渗析器。电渗析器的设备还包括水泵、整流器等,组成了电渗析装置。
二、组装方式
电渗析器组装是用“级”和“段”来表示,- -对电之间膜堆称为“一级”。水流同向每一一个膜称为“一段”。增加段数等于增加脱盐流程,也是提高脱盐效率,增加膜对数,可提高水处理量。电渗析器组装方式可淡水产量和出水水质不同要求而调整,一般有以下几种组装形式:一级一段; 一级多段;多段一段;多级多段。
电渗析水处理方法
1、倒电渗析(EDR)
倒电渗析是根据ED原理,每隔一定时间(一般为15~20min),正负电性相互倒换,能自动清洗离子交换膜和电表面形成的污垢,以确保离子交换膜工作效率的长期稳定及淡水的水质水量。在20世纪80年代后期,倒电渗析器的使用,大大提高了电渗析操作电流和水回收率,延长了运行周期。EDR在废水处理方面尤其有到之处,其浓水循环、水回收率可达95%。
2、液膜电渗析(EDLM)
液膜电渗析是用具有相同功能的液态膜代替固态离子交换膜,其实验模型是用半透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。利用萃取剂作液膜电渗析的液态膜,可能为浓缩和提取贵金属、重金属、稀有金属等找到的分离方法,因为寻找对某种形式离子具有选择性的膜与提高电渗析的提取效率有关。提高电渗析的分离效率,直接与液膜结合起来是很有发展前途的。例如,固体离子交换膜对铂族金属(锇、钌等)的盐溶液进行电渗析时,会在膜上形成金属二氧化物沉淀,这将引起膜的过早损耗,并破坏整个工艺过程,应用液膜则无此弊端。
3、填充床电渗析(EDI)
填充床电渗析(EDI)是将电渗析与离子交换法结合起来的一种新型水处理方法,它的特点是利用水解离产生的H+和OH-自动再生填充在电渗析器淡水室中的混床离子交换树脂,从而实现了持续深度脱盐。它集中了电渗析和离子交换法的优点,提高了限电流密度和电流效率。1983年Ke2dem.o.及其同事们提出了填充混合离子交换树脂电渗析过程除去离子的思想,1987年,Mlillpore公司推出了这一产品。填充床电渗析技术具有高度性和实用性,在电子、、能源等领域具有广阔的应用前景,可望成为纯水制造的主流技术。
4、双性膜电渗析(EDMB)
双膜是一种新型离子交换复合膜,它一般由层压在一起的阳离子交换膜组成,通过膜的水分子即刻分解成H+和OH-,可作为H+和OH-的供应源。双性膜电渗析突出的优点是过程简单,能效高,废物排放少。目前双性膜电渗析工艺的主要应用领域在酸碱制备。例如,用双性膜和阳膜配成的二室膜可以实现有机酸盐(葡萄糖酸钠、古龙酸钠等)的转化,同时得到碱(NaOH),但浓度(酸浓度2mol?L-1,碱浓度6mol?L-1)和纯度两方面都受到限制。现在开发的应用领域还有废气脱硫、离子交换树脂再生、钾钠的无机过程等。
5无水电渗析
无水电渗析是传统电渗析的一种改进形式,它的主要特点是除去了传统电渗析的室和水。例如在装置的电紧贴一层或多层离子交换膜,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,同时又防止板结垢,延长电的使用寿命。由于取消了室,无水排放,大大提高了原水的利用率。无水电渗析于1991年问世,在应用过程中技术不断改善,现装置在运行方式上多采用频繁倒的形式。目前,无水全自动控制电渗析器已在国内20个省、市使用,近来,还远销东南亚。
电渗析的一-般应用行业
电渗析装置已被广泛应用于电力、化工、电子、环保、、纺织、食品等行业,获得令人满意的经济效益,具体用途主要有:
1、海水、苦咸水淡化制取生活饮用水。
2、制取啤酒、汽水、纯净水等饮料用水。
3、制取低压锅炉用水。
4、电渗析和离子交换法联合使用,制取蒸馏水、高纯水、超纯水,这种制水方法可节约酸碱80~90%,避免树脂的频繁再生,并大大降水成本。
5、联合其他不同的处理单元,可制成满足电子、、食品、化工等更次的行业用
6、电镀、电子等工业废水(液)中Au、Ag、Cu等贵重金属
电渗析基本工作原理是在直流电场的作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,从而实现溶液的淡化、浓缩、精制或纯化的目的。
电渗析装置通常由离子交换膜、电和夹紧装置三部分组成。电渗析过程的实质是电解质离子在两股液流间的传递,其中一股液流失去电解质,成为淡化液,另一股液流得到电解质,成为浓缩液。因此,电渗析过程脱盐溶液中的离子以两个基本条件为依据:
1. 在直流电场的作用下,使溶液中的阴、阳离子作定向移动;
2. 离子交换膜的选择透过性使溶液中的离子作反离子迁移。
电渗析工艺的电和膜组成的隔室称为室,其中发生的电化学反应与普通的电反应相同。阳室内发生氧化反应,阳水呈酸性,阳本身容易被腐蚀。阴室内发生还原反应,阴水呈碱性,阴上容易结垢。
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