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《632081702009-李阳-电渗析技术概述及进展.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、电渗析技术概述及应用进展一.电渗析技术概述1.引言[1]电渗析(eletrodialysis,简称ED)技术是膜分离技术的一种,它将阴、阳离子交换膜交替排列于正负电极之间,并用特制的隔板将其隔开,组成除盐(淡化)和浓缩两个系统,在直流电场作用下,以电位差为动力,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。电渗析技术的研究始于德国,1903年,Morse和Pierce把2根电极分别置于透析袋内部和外部溶液中,发现带电杂质能迅速地从凝胶中除去;1924年,Pauli
2、采用化工设计的原理,改进了Morse的实验装置,力图减轻极化,增加传质速率。但直到1950年Juda首次试制成功了具有高选择性的离子交换膜后,电渗析技术才进入了实用阶段,其中经历了三大革新:(1)具有选择性离子交换膜的应用;(2)设计出多隔室电渗析组件;(3)采用频繁倒极操作模式。现在离子交换膜各方面的性能及电渗析装置结构等不断革新和改进,电渗析技术进入了一个新的发展阶段,其应用前景也更加广阔。2.原理在阴极与阳极之间，放置着若干交替排列的阳膜与阴膜，让水通过两膜及两膜与两极之间所形成的隔室，在两端电极接通直
3、通电源后，水中阴、阳离子分别向阳极、阴极方向迁移，由于阳膜、阴膜的选择透过性，就形成了交替排列的离子浓度减少的淡室和离子浓度增加的浓室。与此同时，在两电极上也发生着氧化还原反应，即电极反应，其结果是使阴极室因溶液呈碱性而结垢，阳极室因溶液呈酸性而腐蚀。因此，在电渗析过程中，电能的消耗主要用来克服电流通过溶液、膜时所受到的阻力及电极反应。3.分类[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
4、交换膜工作效率的长期稳定及淡水的水质水量。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
5、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。它集中了电渗析和离子交换法的优点,提高了极限电流密度和电流效率。双极性膜电渗析(BMED)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。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
6、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。由于取消了极室,无极水排放,大大提高了原水的利用率二.应用进展现在应用较多的是双极膜电极电渗析，双极膜一般指由阴离子交换树脂层(AL)和阳离子交换树脂层(CL)及中间界面亲水层组成,在直流电场作用下,它能将水直接解离成H+和OH-。[2]双极膜与阴、阳离子交换膜组合构成双极膜电渗析系统。双极膜电渗析技术在研究及应用两方面均获得了快速发展，
7、膜制备技术和操作参数优化不断取得新的进步，应用范围从化工领域的脱盐和酸碱制备、生物领域的蛋白和氨基酸提纯拓展到环保领域中工业废水的纯化、浓缩、高纯水制备、工业脱除SO2气体等领域，在传统化工分离工艺的更新改造、发展清洁生产和循环经济过程中扮演着日益重要的角色。1、化工脱盐：利用电渗析技术处理硝酸铵冷凝废水[4]目前已开发出利用电渗析（ED）技术处理硝酸铵冷凝废水的新工艺，既可将废水中的硝酸铵回用于生产系统，同时又使冷凝废水实现达标排放每生产1t硝酸铵，排出硝酸铵和氨的质量浓度分别为3～5g／L和2g／L的废水
8、0．5～0．8t。硝酸铵和氨在水中形成的硝酸盐溶解度高，稳定性好，难于形成共沉淀或吸附。因此，传统的简单的水处理技术，如石灰软化、过滤等工艺难以除去水中的硝酸盐。目前，从水中去除硝酸盐的方法虽然有化学脱氮、催化脱氮、反渗透、电渗析、离子交换、生物脱氮等多种，但电渗析技术选择性除去硝酸盐的方法工艺流程简单可靠、不需要添加任何化学试剂，可使硝酸盐的质量浓度从50mg／L降到25mg／L以下，处理氨氮的质
