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电渗析器

                                

电渗析技术从五十年代确立以来,在工程技术应用过程中迅速崛起,在海水淡化苦咸水脱盐、海水浓缩制盐、废水处理以及食品、医药、电子、电力等行业中所起的作用与日俱增。它以许多出色的应用实例,证实了其在技术上的先进性以及其他分离方法所不能替代的若干优异的特点。现在正在开发和将着手开发的若干神功妙用,更是绚丽多彩。我国是从1958年开始电渗析工程的研究开发工作,属于世界上起步较早的国家之一。 它至少有如下四方面的用途:

  1、 从电解质溶液中分离出部分离子,使电解质溶液浓度降低。如海水淡化、苦咸水淡化、制取工业用纯水或饮用纯净水、放射性废水处理等。

  2、 把溶液中部分电解质、离子转移到另一溶液中去,并使其浓度增高。如海水浓缩制、化工产品的精制、工业残液中有用成分的回收等。

  3、 从有机溶液中去除电解质离子。目前主要用于食品和医药工业。在乳清脱盐、糖类脱盐和氨基酸精制中应用十分成功。

  4、 电解质溶液中,同电性但具有不同电荷的离子的分离和同性电荷离子的分离,只允许一价离子透过的离子交换膜浓缩海水制盐,是前者工业化应用的实例。

  它有如下五方面的特点:

  1、 耗能低,经济效益显著。实践证明将2000-5000mg/L的苦咸水脱盐至5000mg/L的饮用水是最经济的。

  2、系统应用灵活,操作维修方便根据不同的条件要求,可以灵活地采用不同形式的系统设计,并联可增产水量,串联可提高脱盐率,循环或部分循环可缩短工艺流程。在运行过程中,控制电压、电流、浓度、流量、压力与温度几个主要参数,可保证稳定运行。

  3、 不污染环境。

  4、 使用寿命长。膜一般可用3-5年,电极可用7-8年,隔板可用15年左右。

  5、 原水率高。海水、高浓度苦咸水回收率可达到60%以上。一般苦咸水回收率可达65%-80%。

  中空纤维超滤膜分离技术是一种广泛应用于溶液和气体物质分离、浓缩和提纯的分离技术。它利用具有选择透过能力的薄膜做分离介质,膜壁密布微孔,原液在一定压力下通过膜的一侧,溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液,而较大分子的溶质被膜截留,从而达到物质分离及浓缩的目的。

  膜分离过程为动态过滤过程,大分子溶质被膜壁阻隔,随浓缩液流出膜组件,膜不易被堵塞,可连续长期使用。过滤过程可在常温、低压下运行,无相态变化,高效节能。

  中空纤维膜是分离膜的一种重要形式。在单位体积膜组件中,中空纤维膜的有效膜面积最大,过滤分离效率高,容易清洗,结构简单,操作方便,在生产过程中不产生二次污染。该结构是中空纤维膜结构,由纤维挤压形成。这种纤维具有非对称结构且细如发丝。数百万支纤维形成一束,将等长的多孔塑料管插入束中作给水分布器。纤维束两端用环氧树脂封装,一头密闭,一头开口形成产水流道。中空纤维膜采用进口聚砜材质膜元件,外压式结构,化学稳定性优越,耐氧化剂能力强,亲水性好,污堵后容易清洗恢复。原水经前级过滤后进入中空纤维膜元件,产水由中空纤维膜中心出水孔流出,浓水流出,同时带走膜表面的污染物。

  电渗析脱盐所用的半透膜,除要求电阻低、透过的选择性高、交换容量大和水的电渗小之外,还要求有一定的机械强度、尺寸不变和化学稳定性高等。

  在电渗析脱盐过程中,反离子(电荷与膜内交换基团相反的离子)在膜内的迁移速度比在溶液里大,致使淡化夹层的内膜半身,溶液界面上的离子浓度低于主体溶液浓度而形成浓度差。当电流升至某值时,扩散迁移的离子不足以补充界面上离子的缺额,而使界面浓度趋近于零,这时的电流称为极限电流。如再增加电流,就会迫使界面上的水分子解离,由解离出的H和OH来承担超过极限值那部分电流的输送。这种现象称为极化现象。这不仅使电流白白消耗在无助于脱盐的 H和OH的迁移上,而且会引起溶液的pH值发生变化,使钙盐镁盐之类的离子浓度的乘积超过溶度积,而在浓缩海水夹层的阴膜和阳膜的表面沉淀,阻塞水流通道,甚至被迫停机拆洗。防止极化沉淀的根本措施,是设法增加夹层溶液的搅拌作用和布水的均匀性,并把操作电流控制在极限电流之下。此外,定期倒换电极的极性,在浓缩海水夹层中加酸和进行不拆装的化学清洗等,均能延长运转周期。

 

 
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