C5-2电渗析法除盐ppt课件.ppt

《C5-2电渗析法除盐ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二节电渗析除盐一、电渗析除盐原理及过程二、离子交换膜三、离子交换膜作用机理四、电渗析器的构造与组装五、电流效率六、极限电流密度七、极化与沉淀所谓膜分离是指在某种推动力作用下，利用特定膜的透过性能，达到分离水中离子或分子以及某些微粒的目的。电渗析、反渗透、超滤以及渗析统称为膜分离法。膜分离的推动力可以是膜两侧的压力差、电位差或浓度差。这种分离方法可在室温、无相变条件下进行，具有广泛的适用性。各种膜分离法的推动力与分离对象如下表所示。第二节电渗析除盐溶剂透过膜的过程称为渗透，溶质透过膜的过程称为渗析。1.电渗析（ED）：在外加电场的作用下，利用阴、阳离子交换

2、膜对阴、阳离子的选择透过性，把电解质从水溶液中分离出来的膜分离技术。2.渗析（D）：是由于膜两侧有浓度差，使水中的溶质透过膜分离的技术。第二节电渗析除盐3.渗透：由于膜两侧有浓度差，使溶剂（如水）透过膜分离的技术。(溶质不发生迁移)4.反渗透（RO）：膜两侧有浓度差，在浓度高的一侧施加一定的压力，使溶剂（如水）透过膜而纯化或浓缩的膜分离技术。5.微滤（MF）：膜两侧有浓度差，在浓度高的一侧施加一定压力，截留水中的细菌、粘土等微粒的技术。6.超滤（UF）：膜两侧有浓度差，在浓度高的一侧施加一定压力，截留水中的大分子以及细菌、病毒、胶体等微粒的技术。分离粒径范

3、围：微滤>超滤>纳滤>反渗透一、电渗析的基本原理原理：阴阳离子交换膜对溶液中阴阳离子的选择透过性，而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。阴膜只让阴离子穿过；阳膜只让阳离子穿过。电极两侧会发生氧化还原反应阴极还原反应2H++2e→H2↑阴极室溶液呈碱性结垢阳极氧化反应4OH-→O2↑+2H2O+4e阳极室溶液呈酸性腐蚀为降低电极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。在电渗析过程中，电能的消耗主要用来克服电流通过溶液、膜时所受到的阻力以及进行电极反应。运行时，进水分别地不断流经浓室、淡室以及极室。淡室出水即为淡化水，

4、浓室出水即为浓盐水，被室出水不断排除电极过程的反应物质，以保证电渗析的正常进行。电渗析分离原理图+—+++++—————浓淡浓淡浓淡阳阴阳阴阳阴阳浓水淡水＋—原水极水极室极室阳极阴极二、离子交换膜：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。异相膜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。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。1、离子交换膜的种类均相膜指整张膜完全是按离子交换树脂的制造工艺

5、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。由于这种膜的化学性能是均匀的，膜的各部分具有相同特性，是单相的，故叫均相膜。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。选择透过性：离子交换膜的选择透过性实际上并不是那样理想的，因为总是有少量的同号离子(即与膜上的固定活性基电荷符号相同的离子)同时透过。导电性：膜电阻与电渗析所需要的电压有密切的关系。电阻越小，所需电压越低。膜电阻一般用膜的电阻率乘以膜的厚度表示，单位为cm2。机械性

6、能：应具有较高的机械强度和韧性。2、离子交换膜的性能3、离子交换膜的理论模型离子交换膜是具有微细孔道海绵状结构的薄膜。以阳离子交换均相膜为例：（1）膜的基本骨架是链状高分子组成的网状结构。在骨架上由化学键结合大量完全电离成阴离子的基团，表现出负电性，它们在整个膜结构中是均匀分布的。（2）膜内水相与一般电解质水溶液相似，也是等摩尔的存在着游离的阳离子和阴离子。（3）固定离子的浓度由膜的结构决定。（4）网状结构的孔隙对游离离子的运动并无阻碍。由于离子交换膜中含有相当浓度的游离离子，使它具有良好的导电性能。三、离子交换膜的作用机理顿南膜平衡理论：在交换膜内存在大

7、量的固定离子和相应的反离子，电量相等，保持电中性，但它们的浓度要比溶液相中高。浓度差使膜内离子向溶液中扩散。但膜内的固定离子不可移动，为保持电中性，反离子也不能移出膜外。溶液中的同离子浓度比膜内高，但为保持两相内的电中性，不能扩散到膜内。若有少量离子在浓度差的作用下进行两相扩散，势必打破电中性，产生顿南电位。顿南电位趋向于把膜内的反离子拉回，而把铜离子排斥到溶液中，以恢复电中性。这样，由浓度差产生的离子扩散趋势，就被反方向的顿南电位抵消，建立起一种浓度不均衡的平衡状态，这种平衡称为顿南平衡。三、离子交换膜的作用机理顿南膜平衡理论：例如，把离子交换膜浸入Na

8、Cl溶液中时，根据化学平衡原理，如果在膜内溶液中两处游离离子达到平