试述电渗析法制备纯化水的基本原理

㈠ 化学上工业制取纯水的方法

纯水的制取工艺：

1.反渗透过滤系统

反渗透是实验室纯水机最常用的过滤方法，它的过滤优点专和缺点属，我们已经介绍过很多次了，比如在讲时就给大家介绍过。优点是在一定程度上有效地去除所有类型的污染物（颗粒，胶体和溶解的无机物），日常维护比较少。而缺点是由于RO膜的紧密孔隙度限制了其流速，因此纯水的制取量相比较其他方法来说比较少，而且制取成本较高。

2.紫外线辐射制取纯水

优点是有效消毒处理，将有机化合物（185nm和254nm）氧化为<5ppb TOC。

缺点是会降低水质的电阻率，不会去除颗粒，胶体或离子。

3.蒸馏制取纯水

蒸馏制取该方法的基础是在蒸汽相中随后冷凝而转移水。该方法的主要缺点是将水转化为蒸汽所需的电力维护成本非常高。此外，在蒸汽形成过程中与水分子一起，其他溶质可以根据其挥发性进入蒸汽，最终溶解到制取的纯水中。

4.去离子交换

优点是能够有效去除溶解于水中的有害离子，比如重金属离子，而且制取的超纯水电阻率接近18兆欧。缺点是无法去除不溶于水的矿物质，而且纯水制取成本较高。因此多与反渗透配合使用。

㈡ 海水淡化的方法有多种，如蒸馏法、电渗析法等．电渗析法是一种利用离子交换膜进行离子交换的方法，其原理

A、阴离子交来换膜只允许阴离源子自由通过，阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，隔膜B和阴极相连，阴极是阳离子放电，所以隔膜B是阳离子交换膜，故A错误；
B、电解过程中阳离子移向阴极，故B错误；
C、a电极和电源正极相连是电解池的阳极，溶液中氯离子先放电，电极反应为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故C错误；
D、b电极氢离子放电生成氢气，电极附近氢氧根离子浓度增大，结合镁离子生成白色沉淀，故D正确；
故选D．

㈢ 电渗析法制水原理

莱特.莱德 电渗析器由隔板、离子交换膜、电极、夹紧装置等主要部件组成。离子交换膜对不同电荷的离子具有选择透过性。阳膜只允许通过阳离子,阻止阴离子通过,阴膜只允许通过阴离子,阻止阳离子通过。在外加直流电场的作用下,水中离子作定向迁移。由于电渗析器是由多层隔室组成,故淡室中阴阳离子迁移到相邻的浓室中去,从而使含盐水淡化。在食品及医药工业,电渗析可用于从有机溶液中去除电解质离子,在乳清脱盐、糖类脱盐和氨基酸精制中应用得都比较成功。

电渗析水处理方法1倒极电渗析(EDR)

倒极电渗析就是根据ED原理,每隔一定时间(一般为15～20min),正负电极极性相互倒换,能自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢,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,倒极电渗析器的使用,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独到之处,其浓水循环、水回收率最高可达95%。

电渗析水处理方法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,其实验模型就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、稀有金属等找到高效的分离方法,因为寻找对某种形式离子具有特殊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。

电渗析水处理方法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,它的最大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。

电渗析水处理方法4双极性膜电渗析

双极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。双极性膜电渗析突出的优点是过程简单,能效高,废物排放少。目前双极性膜电渗析工艺的主要应用领域在酸碱制备。例如,用双极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(酸最大浓度2mol•L-1,碱最大浓度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。

电渗析水处理方法5无极水电渗析

无极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极室和极水。例如在装置的电极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,同时又防止极板结垢,延长电极的使用寿命。

㈣ 电渗析法的简介

电渗析法（electrodialysis【ED】）是利用离子交换膜进行海水淡化的方法。离子交换膜是一种功能性膜，分为阴离子交换膜和阳离子交换膜，【简称阴膜和阳膜】。阳膜只允许阳离子通过阴膜只允许阴离子通过，这就是离子交换膜的选择透过性。在外加电场的的作用下，水溶液中的阴，阳离子会分别向阳极和阴极移动，如果中间再加上一种交换膜，就可能达到分离浓缩的目的。电渗析法就是利用了这样的原理。
电渗析离子交换膜
一.用途：
聚乙烯异相离子交换膜含有足够的固定基团和可解离的离子，对溶液中离子具有一定的选择透过性和导电性，广泛应用于电化学部门中，分离不同类型的离子。例如海水、苦咸水的淡化，溶液的脱盐浓缩，电解制备无机化合物以及放射性元素的回收提纯，锅炉用水的软化脱盐，冶金、煤炭、电子、医药、化工、食品等工业品处理。
二.外观：
聚乙烯异相离子交换膜应平整均匀，无明显的机械损伤(折伤)，无脱网轧皱、不允许有影响质量的杂质存在。
三.规格：3361BW阳膜外观为棕黄色，3362BW阴膜为兰色。
聚乙烯异相离子交换膜外型尺寸规格如下：
厚度：0.42mm
厚度允许公差：土0.04mm(干态)
有效面积：≥800mm×1600mm
离子交换膜含有足够的固定基团和可解离的离子，对各种离子具有一定的选折性和导电率，广泛应用于电化学部门中，分离不同类型的离子。例如海水、苦咸水的淡化，溶液的脱盐浓缩，电解制借无机化合物以及放射性元素的回收提纯，锅炉水的软化脱盐，电子、医药、化工、食品、煤炭，冶金等工业品处理。
四、使用说明：
1、贮运过程中不应受到日晒雨淋及机械损伤，贮存库房应清洁阴凉，干燥通风。
2、阴离子、阳离子交换膜在裁剪前必须分别在规定的溶液中浸泡48小时，即根据需处理的原水水质分析资料，配制成原水浓度溶液为阳膜浸泡液;配制成相当于电渗析出口淡水浓度为阴膜浸泡液。
3、按隔板尺寸裁剪打孔，膜面积应略小于隔板面积。
由于使用后阳膜稍有收缩性，阴膜仍有膨胀性，故可将在清水中浸泡的膜再作进一步处理⑴阴膜可再浸入水质较淡或纯水中再收缩。
⑵阳膜浸泡膨胀后再浸入食盐水中再收缩。
4、酸洗应根据膜面结垢的程度而定，盐酸浓度不宜超过3%，开始酸洗时如盐酸消耗较快，须补充盐酸，直至不再消耗盐酸为止(约1~2小时)酸洗完毕，用原水冲至出水PH=4~5(约10分钟)后，可投入运行(淡水、浓水、极水三个系统应及时清洗)。
5、打孔膜应及早装入电渗器，湿膜应清洗晾干用塑料袋包装后贮存。
6、电渗析器进水要求：
⑴浊度≤0.3ppm
⑵耗氧量<2ppm
⑶游离氯<0.2ppm
⑷含铁量<0.3ppm
⑸含锰量<0.1ppm
⑹水温5~40℃
⑺硬度超过900ppm应要软化处理
⑻污染指数SDI<5

㈤ 反渗透脱盐工作原理及构造

一、反渗透脱盐工作原理电渗析器除盐的基本原理，是利用离子岁带交换膜的选择透过性。阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻档阴离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，在外加直流电场的作用下，水中离子作定向迁移。使一路水中大部份离子迁移到另一路离子水中去。
淡室(2，4，6室)中，阴阳离子迁移到相邻的浓室(1，3，5室)中去。从而达到含盐水淡化的目的。二、反渗透脱冲销盐应用范围电渗析器具有工艺简单，除盐率高，制水成本低、操作方便、不污染环境等主要优点，广泛应用于水的除盐，具体应用在如下场合：海水及苦咸水淡化，根据我单位的试验资料，可将含盐量高达60克/升的苦咸水淡化成饮用水，解决沙漠地区的饮用水源。制取软水，(水的电乎判芦阻率为105欧姆一厘米)，可供低压锅炉给水，不需要食盐再生，还可节煤20%左右。深度除盐水及高纯水的前级处理，采用电渗析一离子交换法，扩大了原水适用范围，广泛应用电力、电子、化工、制药、科研化验等场合、降低制水成本50%以上。节省离子交换法再生用酸碱80%左右，延长再生周期五倍以上。用于饮料食品工业的提纯，使啤酒、汽水的质量提高，为创优质名牌产品创造了条件。电渗析器还可用于化工分离，浓缩及工业废水处理回收率。
三、反渗透脱盐构造及组装方式
1.构造：电渗析器由膜堆、极区和压紧装置三部分构成。
(1)膜块：是由相当数量的膜对组装而成的。膜对：是由一张阳离子交换膜，一张隔板甲(或乙)；一张阴膜，一张隔板乙(或甲)组成。离子交换膜：是电渗析器的关键部件，本厂采用上海化工厂产的异相膜。隔板：分浓、淡水隔板，交替放在阴阳膜之间，使阴膜和阳膜之间保持一定的间隔，沿着隔板平面通过水流，垂直隔板平面通过电流。隔板厚离0.9毫米。
(2)极区包括电极、极框和导水板。电极：为连接电源所用，本厂电极采用钛涂钌。极框：放置在电极和膜之间，以防膜帖到电极上去，起支撑作用。
(3)压紧装置：是用来压紧电渗析器，使膜堆、电极等部件形成一个整体，不致漏水。
2、组装方式：电渗析器的组装是用“级”和“段”来表示，一对电极之间的膜堆称为“一级”。水流同向的每一个膜称为“一段”。增加段数就等于增加脱盐流程，也就是提高脱盐效率，增加膜对数，可提高水处理量。电渗析器的组装方式可根据淡水产量和出水水质的不同要求而调整，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。

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㈥ 电渗析法的基本原理

电渗析器来中交替排列着许多阳膜和源阴膜，分隔成小水室。当原水进入这些小室时，在直流电场的作用下，溶液中的离子就作定向迁移。阳膜只允许阳离子通过而把阴离子截留下来；阴膜只允许阴离子通过而把阳离子截留下来。结果使这些小室的一部分变成含离子很少的淡水室，出水称为淡水。而与淡水室相邻的小室则变成聚集大量离子的浓水室，出水称为浓水。从而使离子得到了分离和浓缩，水便得到了净化。
电渗析和离子交换相比，有以下异同点：
（1）分离离子的工作介质虽均为离子交换树脂，但前者是呈片状的薄膜，后者则为圆球形的颗粒；
（2）从作用机理来说，离子交换属于 离子转移置换，离子交换树脂在过程中发生离子交换反应。而电渗析属于离子截留置换，离子交换膜在过程中起离子选择透过和截阻作用。所以更精确地说，应该把离子交换膜称为离子选择性透过膜；
（3）电渗析的工作介质不需要再生，但消耗电能；而离子交换的工作介质必须再生，但不消耗电能。

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一、电渗析的工作原理

电渗析是在直流电场作用下，溶液中的带电离子选择性地通过

离子交换膜的过程。主要用于溶液中电解质的分离。图7-1是电渗析工作原理示意图。 流程说明:在淡化室中通入含盐水，接上电源，溶液中带正电荷的阳离子，在电场的作用下，向阴极方向移动到阳膜，受到膜上带负电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入右侧的浓缩室。带负电荷的阴离子，向阳极方向移动到阴膜，受到膜上带正电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入左侧的浓缩室。淡化室盐水中的氯化钠被不断除去，得到淡水，氯化钠在浓缩室中浓集。

图7-1 电渗析工作原理示意图

-2所示的其它迁移过程: 电渗析过程除我们希望的反离子迁移外，还可能发生如图7

(1) 同名离子迁移

同名离子指与膜的固定活性基所带电荷相同的离子。根据唐南(Donnan)平衡理论，离子交换膜的选择透过性不可能达到100,，再加上膜外溶液浓度过高的影响，在阳膜中也会进入个别阴离子，阴膜中也会进入个别阳离子，从而发生同名离子迁移。 (2) 电解质的浓差扩散

也称为渗析，指电解质离子透过膜的现象。由于膜两侧溶液浓度不同，受浓度差的推动作用，电解质由浓水室向淡水室扩散，其扩散速度随两室浓度差的提高而增加。(3) 水的渗透

淡水室的水，由于渗透压的作用向浓缩室渗透，渗透量随浓度差的提高而增加。



(4) 水的电渗透

反离子和同名离子，实际上都是水合离子，由于离子的水合作

用，在反离子和同名离子迁移的同时，将携带一定数量的水分子迁移。

(5) 压差渗漏

溶液透过膜的现象。当膜的两侧存在压差时，溶液由压力大的一侧向压力小的一侧渗漏。因此在操作中，应使膜两侧压力趋向平衡，以减小压差渗漏损失。

(6) 水的解离

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也称为极化。是指在一定电压作用下，溶液中离子未能及时补充到膜表面时，膜表面

——++的水分子解离成H和OH的现象。当中性的水解离成H和OH以后，它们会透过膜发生

迁移，从而扰乱浓、淡水流的中性性质。这是电渗析装置的非正常运行方式，应尽力避免。

㈧ 纯水设备工作原理都是什么

应用领域:电厂化学水处理、电子、半导体、精密机械行业、超纯水食品、饮料、饮用水的制备、小型纯水站，团体饮用纯水、精细化工、精尖学科用水、其他行业所需的高纯水制备、制药工业工艺用水、海水、苦咸水的淡化。透水量大，脱盐率高。正常情况下≥98%、对有机物，胶体、微粒、细菌、病毒、热源等有很高的截留去除作用。能耗小，水利用率高，运行费用低于其它脱盐设备。分离过程没有相变，具有可靠稳定性。设备体积小，操作简单、容易维护，适应性强，使用寿命长。