電滲析脫鹽的理論基礎
多層電滲析脫鹽原理
電滲析器主要基于含鹽水在陰、陽離子交換膜和隔板組成的電滲析槽中流過時,在直電場的作用下,發(fā)生離子遷移,陰、陽離子分別通過陰、陽離子交換膜,從而達到除鹽的目的。
隔板與陰、陽離子交換膜交錯排列構成多層電滲析槽。離子交換膜具有離子選擇適過的目的。性,起離子篩作用,陽離子交換膜只能讓陽離子穿過,陰離子交換膜只能讓陰離子通過。離子交換膜之所以具有選擇透過性,是由于在膜上的離子交換樹脂分子鍵間有足夠大的孔隙可以容納離子進岀和通過。目前所釆用的陽膜為聚苯乙烯磺酸型離子交換膜,膜為聚苯乙烯季銨型離子交換膜。
陽膜帶有負電荷的磺酸根,孔隙中構成負電場,這電場可以允許帶正電荷的離子(如Na+)進入和穿過,而由于同性相斥的原理,則帶有負電荷的離子(如C1-)不能通過。陰膜帶有正電荷的季銨基,在孔隙中構成正電場,排斥帶有正電荷的離子(如Na+),而允許帶有負電荷的離子(如C1)通過。
這樣由具有選擇性的離子交換膜及隔板交錯排列構成如圖8-1所示的多層式電滲析在電場作用下,陽離子向陰極運動,陰離子向陽極運動,如果一個隔室陽極的一側為陽膜,陰極的一側為陰膜,則陰、陽離子受離子交換膜同電性基團的排斥,不能穿過交換膜,反,鄰近層的離子卻能進入。這樣,電滲析器的一半隔室變成脫鹽水,另一半隔室則變成擴縮水,通過隔板邊緣特設的孔道分別匯集起來形成濃、淡水系統(tǒng),至此達到脫鹽目的。
在電極上放電產生氣體,陽極產生O2、Cl2,陰極產生H2。反應式如下。
在陰極,由于水電解的H+消失,故水呈堿性。
此外應該在極水室通水以便起到排氣和導電作用,還可以用極水將沉淀物排走。
圖8-1所示電極室的保護膜,是為了防止陽極產生的O2、Cl2對離子交換膜的氧化和極室膜破時極水流進脫鹽隔室。對于含鹽量不高的原水,可以不采用極水雙沖洗間隔和極室保護膜,而在靠近電極的**張膜用陽膜,因為陽膜抗氧化性比陰膜強。
陽膜和陰膜淡水隔板和濃水隔板交錯排列構成電滲析器的膜組。在其兩側對稱地安裝電極和極框(極水流動槽),由鐵架子緊固后構成電滲析器本體。當水中有HCO3、Ca2+、Mg2+時,在電極上和濃縮室的陰膜上也往往會形成沉淀,原因是陰極水電解成OH與水中的HCO3和Mg2+、Ca2+起作用,形成CaCO3和Mg(OH)2沉淀。陰膜產生沉淀是由于操作電流過大產生極化,超過脫鹽室中含鹽量所能允許的電流**值時,水就電解產生OH進行如上的反應因而產生沉淀。產生沉淀后,因增大電阻從而使水質下降,或產水量降低。為維持必要的產水量和水質,極室應定期酸洗。
防止陰膜生垢的積極措施,是控制操作電流不超過(在一定流速、一定濃度下)所能允許的**值,這要通過調整試驗確定。
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