电渗析设备与操作

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1、电渗析设备与操作2008-08-0621:031)、电渗析器的基本构造   电渗析器多采用板框式。图10—20是板框式电渗析器组装时的排列方式。它的左右两端分别为阴、阳电极室，中间部分自左向右为很多个依次由阳膜、淡化室隔板(构成淡化室)、阴膜、浓缩室隔板(构成浓缩室)构成的组件，呈阴阳离子交换膜与相应的浓缩室和淡化室交替排列，用压紧部件将上述组件压紧，即构成电渗析器。要淡化的原水从右端的导水极水板进入，沿贯穿整个电渗析器诸膜对的淡水通道流人各淡化室，然后并联流过淡化室。在淡化室中在直流电场作用下水中的阴阳离子分别通过两侧的阴阳离子交换膜进入浓缩室，使水得到淡化。自淡化室流出的淡水汇总后

2、由左端的导水极水板流出。浓水的流动情况与淡化类似，但由左端的导水极水板进入，沿浓水通道流动而后并联流过浓缩室，汇总后由右端导水极水板流出。   2)、电渗析器的主要部件   ⑴、隔板：隔板置于阴膜和阳膜之间，起着支撑和分隔阴膜和阳膜的作用，并构成浓缩室和淡化室，形成水流通道，对隔板的要求是使阴膜与阳膜间的距离均一，水流分布均匀，小走短路，水流保持较高流速和湍流程度，使浓度边界层薄。为此在隔板中常加各种形状的隔网。   隔板按水流型式有回流式和直流式两种，如图10—21。回流式隔板中水呈折流多次流动，水的流程长，流速大，湍流程度高，浓差极化影响小，水的停留时间长，流经隔板一次的脱盐率高，

3、缺点是流动阻力大。直流式隔板中水的流程短，阻力小，但是流速小。   隔板应该用耐酸碱的非导体和非吸湿性材料制作。要求材料尺寸稳定，有一定弹性以便于密封。通常采用聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、天然橡胶制作。隔板的厚度一般为0.5～2.5mm。   ⑵、电极室：电极室置于电渗析器膜对的两侧，由电极与极水隔板组成，电极应该具有良好的化学与电化学稳定性，同时应具有良好的导电与电化学性。   常用的电极材料有不锈钢、石墨、铅和涂钌的钛电极。电极的形式有板状、网状和栅状(棒或丝做成)数种。   极水隔板用水形成极室，它比浓淡水隔板厚，以利于排除废气与废液。为了强化极室中的搅拌，可加鱼鳞状隔网。   3

4、）、电渗析器的流程：   为了减轻浓差极化的影响，在电渗析器的淡化室中电流密度不能很高，应低于极限电流密度，而水流则应保持较高的速度(一般隔室中水的流速为5cm／s一15cm／s)，所以水流通过淡化室一次能够除去的离子量是有限的，因此用电渗析器脱盐时应根据原水含盐量与脱盐要求采用不同的操作流程。对于含盐量很少和脱盐要求不高的情况，水流通过淡化室一次即可达到要求，否则盐水需通过淡化室多次才能达到要求。为此可采用以下的电渗析器结构和操作流程。   ①、二段电渗析器：如图10—22所示。含盐原水经淡化室淡化一次后，再串联流经另一组淡化室淡化，以提高脱盐率。   ②、多台电渗析器串联连续操作：

5、图10—23是三台电渗析器脱盐后又继续在第2、3台电渗析器中进一步脱盐，以期达到较高的脱盐率。   ③、循环式脱盐：图10—24是间歇循环式脱盐流程。原水一次加入循环槽，用泵送人电渗析器进行脱盐，从电渗析流出的水回循环槽，然后再用泵送人电渗析器。如此原水每经电渗析器一次脱盐率提高一步，直到脱盐率达到要求为止。   循环式脱盐也可以连续操作，此时循环水的一部分作为淡化水连续导出，同时连续加入原水。§10.4.4、电渗析的应用   电渗析过程是利用离子能选择性地通过离子交换膜的性质使离子从各种水溶液中分离出来的过程，这一基本特征使它成为将能电离成离子的物质与水(和其它非电解质)分离的一种有

6、效手段。另——方面也可以利用这一特征来实现某些化学反应。因此，它的应用范围十分广泛，遍及化工、医药、食品、电子、冶金等工业部门，包括原料与产品的分离精制和废水废液处理，以除去有害杂质与回收有用的物质等。   下面从几个方面来说明电渗析的应用。   1)、水的纯化   包括海水、苦咸水和普通自然水的纯化以制取饮用水、初级水(锅炉或医药用)和高纯水等。与其它纯水(或淡化水)的方法比较，电渗析法纯化水的特点是：   ⑴、电渗析法脱盐的能耗(耗电量)与脱除的盐量成正比，原水的含盐量高，淡化的成本高。图10—25表示电渗析、反渗透与多效蒸发的脱盐费用与原水盐浓度的关系，原水盐浓度低时，电渗析脱盐

7、的费用最低。原水盐浓度高时，则电渗析脱盐的费用较其它两种方法高，所以电渗析不大适合于盐含量高的海水淡化，而适用于含盐量低的苦咸水等的脱盐。但是，由于电渗析法设备简单，操作方便，在海岛与渔船上使用仍然有实用价值。西沙永兴岛使用的海水淡化装置就使用我国自己开发的电渗析器，年产淡水6万吨。   ⑵、当原水中盐浓度过低时，溶液电阻大，用电渗析也不经济。所以不能只用电渗析法制取纯度较高的水。通常为了制取高纯水采用电渗析与离子交换联合联用的方法。原水先用电