环境工程专业实验——电渗析

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1、电渗析实验一实验目的电渗析是膜分离法之一，广泛应用于水处理的各个行业，既可用于海水、苦咸水的淡化和工业生产用水的处理，又可用于冶金、化工、食品、医药等行业的废水回收利用。本装置是利用电渗析工艺进行水处理的实验设备，希望达到以下目的：1．了解电渗析实验装置的构造及工作原理。2．熟悉电渗析配套设备，学习电渗析实验装置的操作方法。3．掌握电渗析法除盐技术，求脱盐率及电流效率。二装置的工作原理在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的选择透过性，即阳膜只容许阳离子透过，阴膜只容许阴离子透过，使水中阴、阳离子作定向迁移，从而达到离子从水中分离。如示意图所示，在电渗

2、析器内，阴极和阳极之间，将阳膜与阴膜交替排列，并用特制的隔板将这两种膜隔开，隔板内有水流的通道。进入淡室的含盐水，在两端电极接通直流电源后，即开始电渗析的过程，水中阳离子不断透过阳膜向阴极方向迁移，阴离子不断透过阴膜向阳极方向迁移，结果是含盐水逐渐变成淡化水。而进入浓室含盐水由于阳离子在向阴极方向迁移中不能透过阴膜，阴离子在向阳极方向迁移中不能透过阳膜，含盐水却因不断增加由邻近淡室迁移透过的离子而变成浓盐水。这样电渗析器中，组成了淡水和浓水两个系统。与此同时，在电极和溶液的界面上，通过氧化、还原反应，发生电子与离子之间的转换，即电极反应。以食盐水为例

3、，阴极还原反应为H2O→H++OH-2H++2e→H2↑阳极氧化反应为H2O→H++OH-4OH-→O2↑+2H2O+4e或2Cl-→Cl2↑+2e所以，在阴极不断排出氢气，在阳极不断有氧气或氯气放出。在阴极室溶液呈碱性，当水中Ca2+、Mg2+、HCO-等离子时，会生成CaCO3和Mg(OH)2水垢，依附在阴极上。而阳极室溶液则呈酸性，对电极造成强烈的腐蚀。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，处理水不断地流入交替相间的隔室，这些隔室是被阴阳交换膜交替格隔开的，在外加直流电场的作用下，原水中的

4、阴阳离子在水中发生定向迁移，最终形成淡水室出和浓水室，淡水室出水即为淡化水，浓室出水即为浓盐水。三实验装置及仪器电渗析处理装置主要由PVC水箱、有机玻璃过滤柱、进水泵、电渗析器、电气控制箱和不锈钢架等组成。1．PVC水箱2．电气控制箱一个，内有硅整流电源、直流电流表、换向指示灯（正向、反向）、电源按钮、l0A插座带开关和漏电保护开关。四实验步骤1．在实验前，必须掌握处理装置的所有设备、连接管路的作用及相互之间的关系，了解其工作原理。在此基础上方可开始进行装置的启动和运行。2．向水箱中加入其体积约一半的水样（含盐量35mmol/L，用自来水、NaCl配

5、置）进行实验。并测定原水样的电导率。3．启动进水泵，调节流量阀在1/2处，运行3～5min后接通直流电源，电流表显示出工作电流。4．每隔5min，测定两个出口水样的电导率（测定两次，求其平均值），连续运行30min。同时记录整个过程中的电流大小。并判断淡水口和浓水口。5．改变流量（调节流量阀在到最大处），重复操作4。6．实验完毕，先停电渗析器的直流电源，后停泵停水。五实验结果整理1．记录实验设备和操作的基本参数实验日期：年月日整流器参数：电流范围：电压范围：水样来源：水箱及电渗析膜尺寸：电导率仪型号：2．实验数据记录参考表阀门1/2流量电流（mA）1

6、23456实验原水样的电导率(μs/cm)淡水出口电导率(μs/cm)浓水出口电导率(μs/cm)除盐效率（%）续表阀门最大流量电流（mA）123456实验原水样的电导率(μs/cm)淡水出口电导率(μs/cm)浓水出口电导率(μs/cm)除盐效率（%）3．讨论说明实验过程中正负电极对调的作用？六．注意事项1．实验时间每隔15min，将正负电极对调，以防交换膜两侧生产水垢和水发生电离；2．实验刚开始出水有气泡产生，待稳定后再测量数据。3．运行时务必应先通水后通电，操作结束时应先停电后停水。