工业废水膜分离法探讨.ppt

13.5 电渗析 一、概述 电渗析法是在外加直流电场作用下，利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性，使溶液中溶质和溶剂分离的一种物理化学过程。 在阴极和阳极之间交替排列一系列阴离子交换膜和阳离子交换膜。阴离子交换膜能使阴离子透过，阳离子交换膜能使阳离子透过。在两种膜所形成的格室中充满氯化钠（NaCl）的水溶液，当接入直流电源，带负电的阴离子会向阳极迁移，受到阳膜的阻挡在2、4室积累；带正电的钠离子向阴极迁移，受到阴膜阻拦也在2、4室积累，于是形成交替排列的稀溶液和浓溶液。 电渗析过程的原理图 二、电渗析器的构造和组装 1、构造 电渗析器主要由膜堆、极区、夹紧装置三部分组成。 （1）膜堆 膜堆位于电渗析器的中部，由浓、淡水隔板／改向隔板和阴离子交换膜／阳离子交换膜交替排列成浓水室和淡水室。 一对阴、阳膜和一对浓、淡水隔板交替排列组成膜对；电极之间由若干组膜对堆叠一起为膜堆。 隔板： 作用：隔开阴、阳膜形成淡水室和浓水室，为水流通道。 结构：隔板上有配水孔、布水槽、流水道、隔网等。 常用材料：聚乙烯、聚氯乙稀、聚丙烯、天然橡胶。 （2）极区 极区位于膜堆两侧，包括电极和极水隔板。 电极：阳极室和阴极室发生不同的电极反应。 极水隔板：极水通道，厚5-7mm。 电极托板：承托电极并连接进出水管 。 电极垫板：材料为橡皮，作用是防漏。 （3）夹紧装置 作用：将整个极区和膜堆夹紧。 电渗析器有两种锁紧方式：压机锁紧和螺杆锁紧。 2、组装方式 组装方式有串联、并联及串－并联。常用“级”和“段”来表示。 “级”是指电极对的数目； “段”是指水流方向，水流通过一个膜堆后，改变方向进入后一个膜堆即增加一段。 （1）并联组装 水流同向通过膜堆的组装形式称为并联组装，如图(a)、(b)所示。其特点是产水量与膜的数量成正比，适用于产水量大而水质要求不高的场合。 （2）串联组装 水流由前一个膜堆出来改变方向进入后一个膜堆的组装形式称为串联，如图(c)、(d)所示。适用于产水量小而水质要求较高的场合。 各种电渗析器的组装方式示意图 1. 极化和结垢的产生 在电渗析器的膜界面现象中，极化现象主要发生在阳膜的淡室一侧。 同时在阴膜浓室一侧发生结垢现象。 2. 极化和结垢的防治措施 控制操作电流，使电流密度小于极限电流密度。 定时倒换电极。 定期酸洗。 13.7 反渗透法 一、概述 反渗透法是利用一种只让溶剂分子通过，而不让溶质分子通过的半渗透膜的特性，使含盐水在高压条件下，溶剂（水）经过半透膜反渗透析出，从而得到除盐水的一种膜分离技术。 反渗透已成为海水淡化最经济的技术，反渗透海水淡化容量1994年统计为1.2×106m3/d；反渗透也是苦咸水淡化的主要手段，目前产水量达5×106m3/d；反渗透已成为超纯水和纯水制备的优选技术：另外在各种料液的分离、纯化和浓缩以及废液的再生回用方面都发挥了重大作用。 渗透与反渗透过程示意图 二、反渗透膜及反渗透组件装置 1、反渗透膜 用于反渗透过程的膜主要有平板不对称膜、不对称平板复合膜、中空纤维不对称膜、中空纤维复合膜、管式不对称膜等。按使用范围可将膜大致分为三类：高压反渗透膜、低压反渗透膜和超低压反渗透膜。 （1）高压反渗透膜 高压反渗透膜的主要用于海水淡化。 （2）低压反渗透膜 这类膜的组件通常在1.4～2.0MPa下进行操作，主要用于苦咸水脱盐。 （3）纳滤膜 纳滤膜又称为超低压反渗透膜或疏松型反渗透膜，其操作压力通常在1.0MPa以下。 2、反渗透组件装置 目前反渗透组件装置有管式、板框式、卷式和中空纤维式四种： （1）板框式 板框式装置由一定数量的多孔隔板组合而成，每块隔板两面装有反渗透膜。在压力作用下，透过膜的淡化水在隔板内汇集并引出。 （2）管式 管式装置分为内压管式和外压管式两种。 内压管式将膜镶在管的内壁，含盐水在压力作用下在管内流动，透过膜的淡化水通过管壁上的小孔流出； 外压管式将膜铸在膜的外壁，透过膜的淡化水通过管壁上的小孔由管内引出。 （3）卷式 卷式装置如图所示，把导流隔网、膜和多孔支撑材料依次叠合，用粘合剂沿三边把两层膜粘结密封，另一开放边与中间淡水集水管联接，再卷绕一起。含盐水由一端流入导流隔网，从另一端流出，透过膜的淡化水沿多孔支撑材料流动，由中间集水管引出。 （4）中空纤维式 中空纤维式装置是把一束外径50～100 、壁厚12～25 的中空纤维