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实验目的:
1、电解
在电解质溶液中进行电导过程时,实际上同时有化学反应发生。借助于外加电流的作用而发生化学反应,把电能转化为化学能的过程称为电解。利用电解过程中的电反应和二级反应,可以使水中杂质转化形态,除氧化还原反应外还可以发生其它反应过程,终达到污染的目的。
本装置是电解法处理污水的教学演示和动态试验设备。通过试验希望达到以下目的:
1、了解电解法的工作原理
2、了解电解法试验装置的主要组成和电解槽内部构造
3、掌握运行操作方法
4、探讨电压、电流、电解时间、电间距、愿水浓度和pH值等因素对去除效率和能耗的影响。
2、电渗析
电渗析是近期发展起来的膜分离技术,它广泛应用于水处理各个行业,即可用于苦咸水淡化和工业生产用水的处理,又可用于冶金、化工、食品、等行业的废液回收利用。
在电渗析运行过程中,由于离子在溶液中和在交换膜中的迁移率不等,导致电渗析在高电流密度下出现化现象,使溶液中的pH发生变化、交换膜上生成水垢,造成产水能力下降和额外的能量损失。因此,在电渗析运行前必须测定出它的限电流密度,确保电渗析限电流密度的方法很多,常用的方法是电压——电流法。本实验是采用的这种方法。
通过实验希望达到下述目的:
1、熟悉电渗析器各部分构造、功能、安装方法及操作方法;
2、掌握电渗析器限电流的测定、计算方法;
3、加深理解电渗析运行中的电流密度、液体流速、溶液中含盐量三者关系。
几种常见的电渗析技术
1、填充床电渗析(EDI)
填充床电渗析又称电脱离子法(Electrodeio-nizattono简称EDI)。它是将电渗析法与离子交换法结合起来的一种水处理方法,即在电渗析的除盐室中填充阴阳离子交换剂,利用电渗析过程中化现象对离子交换填充床进行电化学再生。
2、倒电渗析(EDR)
EDR的原理和电渗析法基本是相同的,只是在运行过程中,EDR每隔一定的时间,正负电性相互倒换一次(国内电渗析器一般2~4 h倒换一次),因此称现行的倒电渗析为频繁倒电渗析。
3、高温电渗析
高温电渗析是将电渗析的进水温度加热到80℃,使溶液的粘度下降,扩散系数,离子迁移数增加,有利于限电流密度的大幅,从而提高电渗析器的脱盐能力,降低动力消耗,从而降低处理费用,尤其是对有余热可利用的工厂更为适宜。
4、无水电渗析技术
无水电渗析,它的主要特点是取消了传统电渗析的室和水,原水利用率可达70%以上,该装置的电紧贴一层或多层阴离子交换膜,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。
5、无隔板电渗析器
由JM离子交换网膜和电为主要部件组装而成的新型电渗析器。它主要是用JM离子交换网膜构件取代离子交换膜和隔板,此新构件具有普通离子交换膜和隔板的功能。
6、卷式电渗析
卷式电渗析器是一种类似卷式反渗透组件结构的电渗析器,它的阴阳离子交换膜都放在同心圆筒内,并卷成螺旋状。卷式电渗析器的结构是将电夹在离子交换膜内制成的膜堆电,阴阳离子交换膜与绝缘隔网板制成淡水U形流道单元,并与淡水集配水管的侧壁相通,膜堆电与淡水流道单元之间夹入一张绝缘网隔板构成浓水流道单元,然后以淡水集配水管为中心卷制成圆筒体。阳在圆筒的中心,阴安放在圆筒的外壳上,淡液和浓液沿膜间通道流动,管道与图平面垂直,淡液通过管道而进出。
电渗析装置的结构
电渗析器由膜堆、区、夹紧装置部件组成。
1、膜堆
一张阳膜、一张隔板、一张阴膜,再一张隔板组成一个膜对。一对电之间所有的膜对之和称为膜堆,它是电渗析器性能的关键部件。组成膜对零件的主要材料如下:
(1)阴、阳离子交换膜。按膜中活性基团的均一程度可分为异相膜(非均质)、均相膜两类。异相膜是把粉状树脂与胶黏剂混合后制成的膜;均相膜是直接使离子交换树脂的合成与成膜工艺结合制成的膜。
(2)隔板。隔板常用1~2mm的硬聚氯乙烯板制成,板上开有配水孔、布水槽、流水道、集水槽和集水孔。隔板的作用是使两层膜间形成水室,构成流水通道,并起配水和集水的作用。
2、区
区由托板、电、框和弹性垫板组成。区的主要作用是给电渗析器供直流电,将原水导人膜堆的配水孔,将淡水和浓水排出电渗析器,并通人和排出水。电托板的作用是加固板和安装进出水接管,常用厚的硬聚氯乙烯板制成。电的作用是接通内外电路,在电渗析器内造成均匀的直流电场。阳常用石墨,铅、铁丝涂钉等材料;阴可用不锈秀钢等材料制成。框用来在板和膜堆之间保持一定的距离,构成室,也是水的通道。框常用厚5~7mm的粗网多水道式塑料板制成。垫板起防止漏水和调整厚度不均的作用,常用橡胶或软聚氯乙烯板制成。
电渗析器通电后,电表面发生电才电反应,致使阳水呈酸性,并产生初生态的氧02和Cl2。阴水呈碱性,当水中有Ca2+和Mg2+时,有可能生成CaC03和Mg (OH)2水垢,结集在阴上,阴室有O2和H2排出。因此水要畅通,可不断排出电反应产物,有利于电渗析器正常运行。
3、夹紧装置
夹紧装置是使电、膜堆、隔板连成整体并防止内外泄漏。一般有铸铁和钢板两种。因钢板有弹性能局部变形,即使隔板,膜厚度不均,也不会泄漏。拉杆螺栓有碳钢、不锈钢两种。
电渗析装置组装
电渗析装置不同的组装方式会有不同的效果。增加级数可以降低两个电之间的电压,降低装置的供电要求;增加段数则可以增加水的停留时间,提高脱盐的效率。
一级一段的膜堆同一水流的并联方向;
二级一段在两个电之间增加了一个共电区,电间距变短了,可以降低两个电之间的供给电压;
一级两段在一对电的中间增加了一个倒向膜板,将膜堆分成了两个同一水流方向的并联膜堆,增加了水流在电渗析中的流动长度,增加了脱盐的效率;
两级两段则是在两级两段的基础上,改变后段的方向,既可以降低电间电压,又可以增加流动长度,提高脱盐效率。
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