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电渗析器运行中的极化现象

电渗析器中发生极化现象,是指其在通电过程中,在靠近交换膜的部分发生某些和整体溶液由差异的现象。极化现象是离子向电极运动时,由于它们在膜中和溶液中的迁移速度不相等,此时在淡水室中膜电导常常比其中溶液的电导大得多,因此,离子通过交换膜的速度比它在溶液中迁移的速度要快得多,结果使沿淡水室的一侧的交换膜表面部分由一薄层水所含有的离子浓度比整个淡水室内的平均离子浓度低;同理,在浓水室中由于离子不能穿过交换膜,造成了有大量离子集中在其表面,所以交换膜表面有一薄层水中的离子浓度比整个浓水室内的平均离子浓度高,这就是离子交换膜的机会现象。

极化现象对电渗析器运行是不利的,其危害性可归纳为以下三个方面
  1、因电阻增大而增加电耗。虽然浓水室中紧靠交换膜表面水中离子浓度很高,可以减少电阻,但它不能抵消淡水室中紧靠交换膜表面水中离子浓度过小所增加的电阻,所以总的电阻还是增大,因此也就增加了电能的消耗。这种现象在电流密度比较大和水流速度比较小时,更为突出。这是因为流速过小时,不能在流水槽内产生足够的搅动,所以这种离子浓度不平均的现象更显著。
  2、浓水室内的水发生电离作用。当淡水室中离子的浓度比较小,而电流密度又比较大时,则由于极化现象,在淡水室交换膜表面水中离子的浓度就更小,满足不了送电的要求,此时,就会有更多的水电离成氢离子和氢氧根离子,参加穿过阳、阴膜的运动。这样,有部分电流用在水的电离上,白白消耗掉一部分电能。
  3、引起膜上结垢。上面已指出,极化的结果会使淡水室中的水电离成氢离子和氢氧根离子。生产的氢氧根离子会穿过阴膜进入浓水室,使浓水室的阴膜表面水层带碱性,因此在这里易于产生Mg(OH)2和CaCO3一类沉淀物,结成水垢。同理,在淡水室的阳膜附近,由于氢离子透过膜转移到浓水室中,因此这里留下的氢氧根离子也使pH升高,所以会产生铁的氢氧化物等沉淀物。
  结垢的结果会使减小渗透面积,增加水流阻力和电阻,使电耗增加。为了减少水垢,生产中常采取定期倒换电极、用酸洗膜,甚至可把电渗析器拆卸下来进行消除水垢等措施。