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电渗析的工作原理及用途

更新时间:2023-09-15    点击次数:724

电渗析它以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,从溶液中脱除或富集电解质。

电渗析的选择性取决于所用的离子交换膜。离子交换膜以聚合物为基体,接上可电离的活性基团。

阴离子交换膜简称阴膜,它的活性基团常为氨基。阳离子交换膜简称阳膜,它的活性基团通常是磺酸根。离子交换膜的选择透过性是指,膜上的固定离子基团吸引膜外溶液中的异电荷离子,使它能在电位差或浓度差的推动下透过膜体,同时排斥同种电荷的离子,阻拦它进入膜内。

因此,阳离子能通过阳膜,阴离子能通过阴膜,如图所示。

根据膜中活性基团分布的均一程度,离子交换膜大体上可以分为异相膜、均相膜及半均相膜。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等的苯乙烯接枝聚合物是离子交换膜常用的膜材料。性能好的是用全氟磺酸、全氟羧酸类膜材料制备的离子交换膜。

用途

1. 作为离子交换工艺的预除盐处理,可大大降低离子交换的除盐负荷,扩展离子交换对原水的适应范Χ,大幅度减少离子交换再生时废酸、废碱或废盐的排放量,一般可减少90%,甚至更多。在某些情况下,电渗析可以取代离子交换,直接制取初级纯水。

2. 将废水中有用的电解质进行浓缩、回收,并再利用。如电镀含镍废水的回收与再利用等。

3. 改革原有工艺,采用电渗析技术,实现清洁生产。如采用电渗析法制取初级纯水或软化水代替离子交换法,以消除再生废液的产生;采用树脂电渗析法制取高纯水,取消树脂的化学再生;采用离子交换膜扩散渗析法,从钢铁清洗废液中回收酸等。

电渗析使用的半渗透膜其实是一种离子交换膜。这种离子交换膜按离子的电荷性质可分为阳离子交换膜(阳膜)和阴离子交换膜(阴膜)两种。在电解质水溶液中,阳膜允许阳离子透过而排斥阻挡阴离子,阴膜允许阴离子透过而排斥阻挡阳离子,这就是离子交换膜的选择透过性。在电渗析过程中,离子交换膜不像离子交换树脂那样与水溶液中的某种离子发生交换,而只是对不同电性的离子起到选择性透过作用,即离子交换膜不需再生。电渗析工艺的电极和膜组成的隔室称为极室,其中发生的电化学反应与普通的电极反应相同。阳极室内发生氧化反应,阳极水呈酸性,阳极本身容易被腐蚀。阴极室内发生还原反应,阴极水呈碱性,阴极上容易结垢


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