电渗析与电除盐.ppt

EDI膜堆主要由两个电性相反的电极和多个模块单元对组成，一个膜单元对由一个填满阳离子和阴离子交换树脂的淡水室（D-室）、一个阳膜、一个阴膜、一个浓水室（C-室）组成。EDI膜堆包含多个膜单元对。在每个膜堆的内部有两个带有600V电压的电极，是每个膜堆必需的电压。正极带正电压，负极带负电压，电流在正极和负极之间通过30个膜单元。任一个淡水室都包含着阳树脂和阴树脂，它相当于一个8千米厚的混床。一个阳膜朝着阴极的方向把淡水室和浓水室分开，在另外一边，阴膜也把淡水市和浓水室分开。EDI膜是离子交换树脂膜，只允许带适当电荷的离子通过，水基本上不能通过。树脂通过水的分离持续的再生。在电场中，水分子被分离成H+和OH-，被异性电荷相吸，H+通过阳阳树脂移向阴极的方向，OH-通过阴树脂移向阳极的方向。这种H+和OH-的迁移再生了树脂，阳膜允许H+通过进入浓水室，阴膜允许OH-通过也进入浓水室，H+和OH-结合生成生产的水。浓水室中自己水的流动将带走水中的阴阳离子。膜阻止带相反电荷的离子的进入淡水室在水流通过淡水室的过程中，离子被树脂去除，所以膜的有效侧（淡水室）就会产生纯水。第31页，共43页，星期日，2025年，2月5日关于电渗析与电除盐第1页，共43页，星期日，2025年，2月5日一、离子交换膜1.离子交换膜的分类（1）按可交换离子性质分类与离子交换树脂类似，离子交换膜按其可交换离子的性能可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极离子交换膜。这三种膜的可交换离子分别对应为阳离子、阴离子和阴阳离子。第2页，共43页，星期日，2025年，2月5日（2）按膜的结构和功能分类按膜的结构与功能可将离子交换膜分为普通离子交换膜、双极离子交换膜和镶嵌膜三种。普通离子交换膜一般是均相膜，利用其对一价离子的选择性渗透进行海水浓缩脱盐；双极离子交换膜由阳离子交换层和阴离子交换层复合组成，主要用于酸或碱的制备；镶嵌膜由排列整齐的阴、阳离子微区组成，主要用于高压渗析进行盐的浓缩、有机物质的分离等。第3页，共43页，星期日，2025年，2月5日2.离子交换膜的工作原理（1）电渗析在盐的水溶液（如氯化钠溶液）中置入阴、阳两个电极，并施加电场，则溶液中的阳离子将移向阴极，阴离子则移向阳极，这一过程称为电泳。如果在阴、阳两电极之间插入一张离子交换膜（阳离子交换膜或阴离子交换膜），则阳离子或阴离子会选择性地通过膜，这一过程就称为电渗析。第4页，共43页，星期日，2025年，2月5日电渗析的核心是离子交换膜。在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，实现溶液的淡化、浓缩及钝化；也可通过电渗析实现盐的电解，制备氯气和氢氧化钠等。图4—5为用于食盐生产的电渗析器的示意图。第5页，共43页，星期日，2025年，2月5日图4—5食盐生产电渗析器示意图A：阴离子膜，K：阳离子膜；D：稀室，C：浓室第6页，共43页，星期日，2025年，2月5日（2）膜电解膜电解的基本原理可以通过NaCl水溶液的电解来说明。在两个电极之间加上一定电压，则阴极生成氯气，阳极生成氢气和氢氧化钠。阳离子交换膜允许Na+渗透进入阳极室，同时阻拦了氢氧根离子向阴极的运动，在阳极室的反应是：2Na++2H2O+2e=2NaOH+H2在阴极室的反应为：2Cl－－2e=Cl2第7页，共43页，星期日，2025年，2月5日用氟代烃单极或双极膜制备的的电渗析器已成为用于制备氢氧化钠的主要方法，取代了其他制备氢氧化钠的方法。如果在膜的一面涂上一层阴极的催化剂，在另一面涂一层阳极催化在这两个电极上加上一定的电压，则可电解水，在阳极产生氢气，而在阴极产生氧气。第8页，共43页，星期日，2025年，2月5日3.电渗析技术应用领域自电渗析技术问世后，其在苦咸水淡化，饮用水及工业用水制备方面展示了巨大的优势。随着电渗析理论和技术研究的深入，我国在电渗析主要装置部件及结构方面都有巨大的创新，仅离子交换膜产量就占到了世界的1/3。我国的电渗析装置主要由国家海洋局杭州水处理技术开发中心生产，现可提供200m3/d规模的海水淡化装置。第9页，共43页，星期日，2025年，2月5日电渗析技术在食品工业、化工及工业废水的处理方面也发挥着重要的作用。特别是与反渗透、纳滤等精过滤技术的结合，在电子、制药等行业的高纯水制备中扮演重要角色。此外，离子