電滲析原理及應用
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發布日期：2023-08-23
電滲析，是一種以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性，從溶液中脫除或富集電解質的膜分離操作。
電滲析過程是電化學過程和滲析擴散過程的結合;在外加直流電場的驅動下，利用離子交換膜的選擇透過性(即陽離子可以透過陽離子交換膜，陰離子可以透過陰離子交換膜)，陰、陽離子分別向陽極和陰極移動。離子遷移過程中，若膜的固定電荷與離子的電荷相反，則離子可以通過;如果它們的電荷相同，則離子被排斥，從而實現溶液淡化、濃縮、精制或純化等目的。
電滲析與近年引進的另一種膜分離技術反滲透相比，它的價格便宜，但脫鹽率低。
原理：電滲析使用的半滲透膜其實是一種離子交換膜。這種離子交換膜按離子的電荷性質可分為陽離子交換膜(陽膜)和陰離子交換膜(陰膜)兩種。在電解質水溶液中，陽膜允許陽離子透過而排斥阻擋陰離子，陰膜允許陰離子透過而排斥阻擋陽離子，這就是離子交換膜的選擇透過性。在電滲析過程中，離子交換膜不像離子交換樹脂那樣與水溶液中的某種離子發生交換，而只是對不同電性的離子起到選擇性透過作用，即離子交換膜不需再生。電滲析工藝的電極和膜組成的隔室稱為極室，其中發生的電化學反應與普通的電極反應相同。陽極室內發生氧化反應，陽極水呈酸性，陽極本身容易被腐蝕。陰極室內發生還原反應，陰極水呈堿性，陰極上容易結垢。
實際應用：電滲析是膜分離過程中較為成熟的一項技術，已廣泛地應用于苦咸水脫鹽，是世界上某些地區生產淡水的主要方法。由于新開發的荷電膜具有更高的選擇性、更低的膜電阻、更好的熱穩定性相化學穩定性以及更高的機械強度、使電滲析過程不僅限于應用在脫鹽方面，而且在食品、醫藥及化學工業中，電滲析過程還有許多其他的工業應用，如工業廢水的處理，主要包括從酸液清洗金屬表面所形成的廢液中回收酸和金屬;從電鍍廢水中回收重金屬離子;從合成纖維廢水中回收硫酸鹽;從紙漿廢液中回收亞硫酸鹽等。用于食品工業中，如牛奶脫鹽制嬰兒奶粉;用于化學工業分離離子性物質與非離子性物質;在臨床治療中電滲析可作為人工腎使用等。
自動控制頻繁倒極電滲析(EDR)，運行管理更加方便。原水利用率可達80%，一般原水回收率 在45-70%之間。電滲析主要用于水的初級脫鹽，脫鹽率在45-90%之間。它廣泛被用于海水與苦咸水淡化;制備純水時的初級脫鹽以及鍋爐、動力設備給水的脫鹽軟化等。
實質上，電滲析可以說是一種除鹽技術，因為各種不同的水(包括天然水、自來水、工業廢水)中都有一定量的鹽分，而組成這些鹽的陰、陽離子在直流電場的作用下會分別向相反方向的電極移動。如果在一個電滲析器中插入陰、陽離子交換膜各一個，由于離子交換膜具有選擇透過性，即陽離子交換膜只允許陽離子自由通過，陰離子交換膜只允許陰離子以通過，這樣在兩個膜的中間隔室中，鹽的濃度就會因為離子的定向遷移而降低，而靠近電極的兩個隔室則分別為陰、陽離子的濃縮室，最后在中間的淡化室內達到 脫鹽的目的。
實際應用中，一臺電滲析器并非由一對陰、陽離子交換膜所組成(因為這樣做效率很低)，而是采用一百對，甚至幾百對交換膜，因而大大提高效率。
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