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电渗析单元构成
一般常用的生活废水处理设备的电渗析装置包括膜堆、区和夹具三个部分。此外还有一些设备,如整流器电源、水泵、流量计、过滤器、水箱和仪表等,膜组由若干膜对(一阳一阴)和隔板组成,隔板上设有水道和进出水孔。两区域包括电,集水框架和保护室。夹持装置包括盖板和螺杆。电渗析装置通常由几十个或几百个膜堆和多个级别的多段组成,定义如下。
层级:
生活废水处理设备的电渗析装置正、负电之间的一层膜称为层通道。膜组由几对阳膜、阴膜、膜间隔板和水通道组成。
段级:
两组或两组以上并联(指并联)的薄膜在同一水流方向上表示一个分段。
分层原因:生活废水处理设备降低工作电压,因为电间膜对多时电位差大,因此理论上每对膜之间可以有无数个膜对,实际操作时控制电压不太高,膜组只有一定数量。
其原因是:延长了水程,提高了水纯度,即提高了水质。
电:安装于生活废水处理设备膜堆两端,要求耐腐蚀,良好的导电性,良好的机械性能,良好的化学稳定性,可用石墨,碳板,惰性贵金属,钛,铁,铅,不锈钢等作为电。阳目前普遍采用铁上镀钉作电,称为电,寿命长,耐腐蚀,但价格昂贵。铅钢价格便宜,但耐用性差。常用的阴不锈钢。
电渗析装置原理
电渗析法:在外加直流电场作用下,利用离子交换膜的透过性(即阳膜只允许阳离子透过,阴膜只允许阴离子透过),使水中的阴、阳离子作定向迁移,从而达到水中的离子与水分离的一- 种物理化学过程。
原理是:在阴与阳之间,放置着若干交替排列的阳膜与阴膜,让水通过两膜及两膜与两之间所形成的隔室,在两端电接通直通电源后,水中阴、阳离子分别向阳、阴方向迁移,由于阳膜、阴膜的选择透过性,形成了交替排列的离子浓度减少的淡室和离子浓度增加的浓室。与此同时,在两电上也发生着氧化还原反应,即电反应,其结果是使阴室因溶液呈碱性而结垢,阳室因溶液呈酸性而腐蚀。因此,在电渗析过程中,电能的消耗主要用来克服电流通过溶液、膜时所受到的阻力及电反应。
传统电渗析技术:
电渗析( electrodialysis , ED )装置由直流电场和多对离子交换膜组成,在阴和阳之间交错放置了数对阴离子交换膜( AEM )和阳离子交换膜(CEM) , 其
内部利用隔离垫片来分离,在靠近电处电解质溶液循环通过电室形成电冲洗室。
电渗析技术基本原理为:利用离子交换膜的选择透过性,在外加直流电场的作用下使阴阳离子定向迁移选择性过膜,在由离子交换膜形成的隔室内交替形成浓水室
和淡水室实现脱盐目的。
电渗析装置通常由离子交换膜、电源、材料(垫片、电、密封垫片)组成。装置中电通常由钛、氧化铝、石墨等碳材料制成。
装置中离子交换膜由活性离子交换基团、固定官能团和疏水底物组成,具有选择透过性,根据膜结构中的固定电荷属性分为阳离子交换膜和阴离子交换膜。
电渗析传质过程复杂涉及参数多,难以从实验角度对其进行深入的研究,因此近年来相关科研人员尝试通过模拟电渗析中的物质分离过程及物质传递过程优化
电渗析工艺,电渗析的传质过程包括浓差*化现象、离子交换膜间对流传递、离子 定向或过膜的电迁移传递和扩散传递、电解质膜平衡等过程。
用于描述电渗析传质过程的较常见模型为Nernst-Planck模型和Maxwell-Stefan模型,分别适用于单和多电解质体系。
电渗析膜(离子交换膜)介绍
一.离子交换膜是电渗析器的重要组成部分,按其选择透过性能,主要分为阳膜与阴膜、按其膜体结构,可区分为异相膜、均相膜、半均相膜3种。异相膜的优点是机械强度好、价格低,缺点是膜电阻大、耐热差、透水性大。均相膜则相反。
异相模通常是具有交换基团的聚合电解质(树脂)与成膜材料(粘合剂)粘合生成薄膜,井加入衬网而制成。这种膜中的聚合电解质并不是连续的,它的化学性能不均匀,如下图所示,在膜和电解质之间为成膜材料所充满,故叫异相膜,膜中离子 的迁移或靠聚合电解质颗粒之间的接触,或借颗粒之间存在的溶液,成当两者同时存在时发生。
均相膜指整张膜完全是按离子交换树脂的制造工艺制成的,是将树脂的母体连接起来,成为连续的膜状物,在这种膜中聚合电解质和成膜材料之间发生了化学结合而成为共聚体。
半均相膜的聚合电解质与成膜材料混合得十分均匀,它的化学性能的均匀性可以大为提高,但两者之间没有化学结合。
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