电渗析 _原创文档.pdf

3.2电渗析

3.2.1概述

3.2.2基础理论

3.2.2.1电渗析原理

3.2.2.2电渗析能耗

3.2.2.3Donnan平衡理论

3.2.3离子交换膜

3.2.3.1离子交换膜

3.2.3.2离子交换膜制备

3.2.3.3离子交换膜的性能

3.2.3.4商品化离子交换膜

3.2.4电渗析器

3.2.4.1电渗析器主要部件

3.2.4.2电渗析的组装

3.2.4.3国产电渗析器的规格性能

3.2.5极化和极限电流密度

3.2.5.1极化现象

3.2.5.2极限电流密度及极限电流系数

3.2.5.3影响极限电流的因素

3.2.5.4极限电流密度经验式

3.2.5.5极限电流测定方法

3.2.6电渗析淡化工艺过程设计

3.2.6.1基础计算式

3.2.6.2四种脱盐流程

3.2.6.3流程设计计算

3.2.7电渗析淡化工程设计

3.2.7.1原水利用

3.2.7.2电渗析进水水质要求

3.2.7.3预处理系统

1

3.2.7.4电渗析淡化场地布置

3.2.8电渗析系统和运行

3.2.8.1操作参数的选取与调整

3.2.8.2控制沉淀生成

3.2.8.3EDR运行方式

3.2.9应用实例

3.2.9.1沙漠苦咸水淡化车

3.2.9.2海水淡化装置

3.2.9.3海水浓缩制盐

3.2.10电渗析淡化的经济性

3.2.10.1产水成本

3.2.10.2经济操作电流密度

3.2.10.3几种淡化方法的比较

2

3.2电渗析

3.2.1概述

在直流电场的作用下，离子透过选择性离子交换膜而迁移，从而使电解质离子

自溶液中部分分离出来的过程称为电渗析（Electrodialysis,ED）。

电渗析技术是开发较早并取得重大工业成就的膜分离技术之一。初期的研究可

以追溯到两个世纪以前。大多数历史性的报道，都是从1748年法国学者A.Noller

首次发现水能通过膀胱膜自然地扩散到乙醇溶液的实验开始的。这项实验发现和证

实了水能透过动物膜的渗透现象。1854年Graham发现了渗析现象。1863年

Dubrunfaut制成了第一个膜渗析器，成功地进行了糖与盐类的分离。1903年Morse

和Pierce把两根电极分别置于透析袋内部与外部的溶液中，发现带电的杂质能更迅

速地从凝胶中除去。1924年Pauli采用化工设计的原理，改进Morse的试验装置，力

图减轻极化，增加传质速率。虽然他们都是采用非选择性透过膜，但这些开拓性的

工作，为以后实用电渗析的开发产生了启迪性的作用。1940年Meyer和Strauss提出

了具有实用意义的多隔室电渗析装置的概念。特别是1950年Juda和McRae研制成

功了具有高选择透过性的阳、阴离子交换膜以后，便奠定了电渗析技术的实用基础。

世界上第一台电渗析装置于1952年由美国Ionics公司制成，用于苦咸水淡化，

接着便投入商品化生产。随后美、英均制造并应用电渗析装置淡化苦咸水，制取饮

用水与工业用水，并陆续输送到其他国家。日本在上世纪50年代末就注重这一技术

的开发，研究方向主要在于海水浓缩制盐。由于性能优良的单价离子选择性透过膜

的研究成功与工艺技术的精湛，使日本在电渗析海水浓缩制盐技术方面至今保持领

先地位，目前年产食盐160万t。1970年后，日本亦将电渗析用于苦咸水淡化。1974

年在野岛建造了日产饮用水120t的海水淡化装置。1972年美国Ionics公司推出了频

繁倒极电渗析装置（ElectrodialysisReversal,EDR），每10-15min电极极性调换一次，

提高了装置的运行稳定性。近年来美国IonpureTechnology公司又生产了电脱离子装

置（Electrodeionization,EDR），即在电渗析淡化隔室中填充离子交换树脂或离子交换

纤维，直接连续地制取高纯水，而树脂不用再生。现在世界上研究电渗析的国家有

美国、日本、前苏联、英国、法国、意大利、德国、加拿大、以色列、荷兰、中国