電滲析運(yùn)行原理技術(shù)說明
電滲析是在直流電場作用下利用離子交換膜的透過選擇性，把電解質(zhì)從水中分離出來的過程。
一、基本原理和特點(diǎn)
電滲析器中交替排列著許多陽膜和陰膜，分隔成小水室。當(dāng)原水進(jìn)入這些小室時(shí)，在直流電場的作用下，溶液中的離子就作定向遷移。陽膜只允許陽離子通過而把陰離子截留下來；網(wǎng)膜只允許陰離子通過而把陽離子截留下來。結(jié)果佼這些小室的一部分變成含離子很少的淡水室，出水稱為淡水。而與淡水室相鄰的小室則變成聚集大量離子的濃水室，出水稱為濃水。從而使離子得到了分離和濃縮，水便得到了凈化。
電滲析和離子交換相比，有以下異同點(diǎn)：
(1)分離離子的工作介質(zhì)雖均為離子交換樹脂，但前者是呈片狀的薄膜，后者則為圓球形的顆粒；
(2)從作用機(jī)理來說，離子交換屬于 離子轉(zhuǎn)移置換，離子交換樹脂在過程中發(fā)生離子交換反應(yīng)。而電滲析屬于離子截留置換，離子交換膜在過程中起離子選擇透過和截阻作用。所以更**地說，應(yīng)該把離子交換膜稱為離子選擇性透過膜；
(3)電滲析的工作介質(zhì)不需要**，但消耗電能；而離子交換的工作介質(zhì)****，但不消耗電能。 電滲析法處理廢水的特點(diǎn)是；不需要消耗化學(xué)藥品，設(shè)備簡單，操作方便。
二、電潛橋膜(離于交換膜)
電滲析膜與離子交換樹脂具有相同化學(xué)結(jié)構(gòu)的有機(jī)高分子聚合物為骨架。與**數(shù)量的交聯(lián)劑通過橫鍵架橋作用構(gòu)成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹脂膜。
(1)離子交換膜的分類? 按活性基團(tuán)的不同分為陽離子交換膜、陰離于交換膜和特殊離子交換膜(也可按膜結(jié)構(gòu)分類)。
1)陽離子交換膜：指能離解出陽離子的離子文換膜，或者說在膜結(jié)構(gòu)中合有酸性活性基團(tuán)的膜。它能選擇性地透過陽離子，而不讓陰院子透過。這些酸性基團(tuán)按離解能力的 強(qiáng)弱可分為：強(qiáng)酸性，如磺酸型(-SO3H)；中強(qiáng)酸性，如磷酸型(-OPO3H2)、磷酸型（-PO3H2）；弱酸性，如羧酸型（-COOH），酚型（ ）。
2)陰離子交換膜：指能離解出陰離子的離子交換膜，或者說在膜結(jié)構(gòu)中合堿性活性基團(tuán)的膜。它能選擇性透過陰離子，而不讓陽離子透過。這些堿性基團(tuán)按離解能力的強(qiáng)弱可分為：強(qiáng)堿性，如季銨型[-N(CH3)3OH]；弱堿性，如伯胺型(-NH2)、仲胺型(-NHR)、叔胺型(-NR2)。
3)特殊離子交換膜(復(fù)合膜)：這種膜由一張陽膜和一張陰膜復(fù)合而成。兩層之間可以隔一層網(wǎng)布（如尼龍布等)，也可以直接粘貼在一起。工作時(shí)，陰膜對陽極，陽膜對陰極。由于膜外的離子無法進(jìn)入膜內(nèi)，致使膜間的水分子被電離，H+離子透過陽膜，趨向陰極；OH-離子透過陰膜，趨向陽極，以此完成傳輸電流的任務(wù)。另外，在廢水處理中，還可以利用復(fù)合膜產(chǎn)生的H+或OH-離子，與廢水中的其它離子結(jié)合，來制取某些產(chǎn)品。
根據(jù)膜體結(jié)構(gòu)(或按制造工藝)的不同，離子交換膜分為異相膜、均相膜和半均相膜三種。
(2)離子交換膜的性能
1)膜的選擇透過性由膜的性質(zhì)決定，又取決于孔隙度。膜中離子選擇透過性，用選擇透過率表示。
2）膜的導(dǎo)電性
反映離子在膜內(nèi)遷移速度的大小，共有三個(gè)影響參數(shù)
電阻率（Ω·cm） 電導(dǎo)率（Ω-1·cm-1）
截面電阻（Ω·cm2）
3) 膜的交換容量
單位重量膜中所含活性基團(tuán)的數(shù)量以每克干膜所含可交換離子的毫摩爾數(shù)來表示（一般為1.53毫摩爾/克）。
4）膜的溶脹率和含水率以每克膜所含水的重量百分?jǐn)?shù)來表示。
5）膜的化學(xué)穩(wěn)定性
要求能抵抗酸、堿、***還原性、抗生物降解。
6）膜的機(jī)械強(qiáng)度
要求具有一定的抗拉強(qiáng)度膜在受到平行方向的拉力時(shí)所能承受的**壓力（kg/cm2）
爆破強(qiáng)度膜在受到垂直方向壓力時(shí)所能承受的**壓力（kg/cm2），一般>5 kg/cm2
(3)離子交換膜的性能要求? 1)選擇透過性高，要求在95以上；2)導(dǎo)電性好，要求其導(dǎo)電能力應(yīng)大于溶液的導(dǎo)電能力；3)交換容量大；4)溶脹率和含水率適量：5)化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)；6)機(jī)械強(qiáng)度大。
電滲析的工藝技術(shù)問題和指標(biāo)?
(1)極化現(xiàn)象和**電流密度? 如圖17-5所示，電滲析過程中，在陰離子交換膜或陽離子交換膜的淡水一側(cè)，由于離子在膜中的遷移數(shù)大于在溶液中的遷移數(shù)，就使得膜和溶液界面處的離子濃度C1小于溶液相中的離子濃度Cl。同樣，在陰膜或陽膜的濃水一側(cè)，從膜中遷移出來的由于離子量大于溶液中的離子遷移數(shù)，就使得相界面處的由于濃度C2大于溶液相中的離子濃度C2。這樣，在膜的兩側(cè)都產(chǎn)生了濃度差值。顯然，通入的電流強(qiáng)度越大，離子遷移的速度越快，濃度差值也就越大。如果電流提高到相當(dāng)程度，將會出現(xiàn)C2值趨于零的情況，這時(shí)在淡水側(cè)就會發(fā)生水分子的電離(H2OH+十OH-)，由H+離子和OH-離子的遷移來補(bǔ)充傳遞電流，這種現(xiàn)象稱為極化現(xiàn)象。
C`1 < C1 ， C`1 0 產(chǎn)生極化 .
C`2 > C2 ， OH- 在陰膜一側(cè)富集產(chǎn)生M（OH）m沉淀產(chǎn)生結(jié)圬。離子遷移受阻。
極化現(xiàn)象出現(xiàn)的結(jié)果，在陰膜濃水-側(cè)，由于OH-離子富集起來，水的pH值增大，便產(chǎn)生氫氧化物沉淀，造成膜面附近結(jié)垢；另外，在陽膜的濃水一側(cè)，由于膜表面處的離子濃度 比C2大得多，也容易造成膜面附近結(jié)垢。結(jié)垢的結(jié)果必然導(dǎo)致電流效率的降低，膜的有效面積減小，壽命縮短，影響電滲析過程的正常進(jìn)行。
防止極化*有效的方法是控制電滲析器在**電流密度以下運(yùn)行。另外，定期進(jìn)行倒換電極運(yùn)行，將膜上積聚的沉淀溶解下來。
單位時(shí)間單位膜面積上通過的電流，稱為電流密度。使膜界面層中產(chǎn)生極化現(xiàn)象時(shí)的電流密度，稱為**電流密度( )，其理論值為：
式中
C 界面層外溶液中的離子濃度；
D 擴(kuò)散系數(shù)；
F 法拉第常數(shù)；
E 反離子在交換膜內(nèi)的遷移數(shù)；?
t 反離子在溶液中的遷移數(shù)；
δ界面層厚度。
(2)電流效率從廢水溶液中除去**量鹽類物質(zhì)時(shí)，理論上需要的電量與實(shí)際消耗的電量的比值，稱為電流效率。它是衡量電滲析器電流利用率的指標(biāo)。
(3)電壓消耗及工作電壓電滲析器需要的電壓越高，電耗就越大。電滲析器的工作電壓廠可分解為下式中的幾個(gè)部分：
（17-2)
式中Ed 電極反應(yīng)所需的電勢，V；
Em 克服膜電位所需的電壓，V；
I 工作電流，A；
Rj接觸電阻，Ω；
Rm膜電阻，Ω；
Rs水的電阻，Ω。
(