離子交換電滲析

1. 試分析電滲析分離法與離子交換分離法和電泳分離法的區別與聯系

一類單元操作的傳質為各種均勻混合物的主要理論依據。早在公元前，人們會知道從礦石，這是最早的傳質應用中的分離過程的植物提取金屬和葯品的方法。在現代化工產業的發展過程中，質量分離過程中發揮了特別重要的作用。如：傳質分離，得到氮純氫氣體混合物，氨的工業生產，能夠;的原油被分離，以獲得各種燃料油，潤滑油和石化原料，這是基礎石化;類似地，無分離和純化，以獲得高純度的乙烯，丙烯，丁二烯，氯乙烯單體，就不可能生產出各種合成樹脂，合成橡膠，纖維和合成纖維。幾乎沒有一個化學生產過程中不需要的原料或反應產物分離和純化。用作傳質分離裝置參天塔是化工廠的最明顯的跡象，並在分離過程的傳質的應用不限於化學工業中，范圍例如核工業用各種分離方法提取核燃料，以及治療後的廢物。它可以在現代生活中可以說，從太空梭到海底，從生物的化學物質對環境的保護，從所述混合物分離分不開的。
通過物理和化學原理，在工業和質量分離的分離過程通常使用可分為平衡和速率分離分為兩類：由單獨的媒體的裝置
平衡分離方法（如熱，溶劑和吸附劑） ，以使所有相混合物體系的兩相系統中，然後在混合物中的成分是在這兩個階段的相位平衡是不等同於根據所取得的分離的分配。根據狀態可分為兩個階段：①氣體（蒸汽）的液體傳質過程，如蒸餾，吸收; ②液 - 液傳質過程，諸如萃取; ③氣（汽）固傳質過程，如吸附，色層分離，分離泵參數; ④液固傳質過程，如浸出，吸附，離子交換層析，分離和泵的其它參數。在這兩個階段的時候
平衡，您可以使用平衡的比例（或分配系數）文的關系，組分濃度，說：
其中yi和喜表示分兩期組分i的濃度。對於命名為x和y相，根據氣體或稱為相汽相，萃取液萃取為y相的吸收，蒸餾的習慣。在一般情況下，平衡比取決於兩相的組合物的溫度和壓力線的特性。 Ki和KJ的比例的兩種組分的i和j平衡比稱為分離因子αij：
在一些傳質分離的過程中，該分離因子往往有專門的名稱。例如：被稱為蒸餾的相對揮發;被稱為選擇性提取系數。平衡一般比文價值觀的分子較大，所以αij大於一。只要這兩種組分的平衡比是不相等的（即αij≠1），可以通過平衡分離方法來分離，αij越大越容易分離。均衡的比例，最系統的分離系數並不大，平衡，可實現一次接觸分離是非常有限的，你需要採取行動，以提高多級逆流分離。以適應各種系統和操作條件和分離的要求，以提供多種不同類型的傳質設備中的相應的使用。下，在分離過程中的驅動力
率（密度差，壓力差，溫度差，像差量的電勢）的效果，有時具有選擇性滲透膜，利用各成分的擴散率，實現組間差異的分離點。原料及這些方法的加工產品通常屬於相同的相位，只在該組合物的差異。的分離方法的速率可分為：①膜分離，如超濾，反滲透，滲析和電滲析。 ②場分離，如電泳，熱擴散，超速離心分離。
差分分離膜分離和場：前者與分離兩種流體的膜，後者不被挪用。不同類型的分離過程率，分別使用不同的設備和不同的方法來設計的計算和操作控制。
Outlook和質量分離過程蒸餾，吸附，萃取，有些單位已與經營的非常廣泛的悠久歷史，並進行了大量的研究，積累了豐富的運作經驗和信息。但是，進一步研究這些過程的機理和傳質規律，高效傳質設備，研究開發和掌握他們的放大規律，改進和其他設備的設計計算方法，仍然有許多工作要做。能耗和大規模分離過程，並且常常構成了單位能耗的主要部分，因此降低了能源消耗和質量分離的過程中，引起了普遍的關注。膜分離是一個新的領域，一類分離，稀溶液處理的分離，生化產品，節約能源，不污染產品，已顯示出其優越性。研究和開發新的分離方法的開發，在組合使用，以提高工作效率，以及利用化學反應的要被分離的各種分離方法，是非常值得關注的發展方向。

2. 電滲析的原理

萊特、萊德、電滲析法是利用電場的作用，強行將離子向電極處吸引，致使電極中間部位的離子濃度大為下降，從而製得淡水的一種方法。一般情況下水中離子都可以自由通過交換膜，除非人工合成的大分子離子。電滲析與電解不同之處在於：電滲析的電壓雖高，電流並不大，維持不了連續的氧化還原反應所需;電解卻正好相反。電滲析廣泛應用於化工、輕工、冶金、造紙、海水淡化、環境保護等領域。

電滲析法(electrodialysis【ED】)是利用離子交換膜進行海水淡化的方法。離子交換膜是一種功能性膜，分為陰離子交換膜和陽離子交換膜，【簡稱陰膜和陽膜】。陽膜只允許陽離子通過陰膜只允許陰離子通過，這就是離子交換膜的選擇透過性。在外加電場的的作用下，水溶液中的陰，陽離子會分別向陽極和陰極移動，如果中間再加上一種交換膜，就可能達到分離濃縮的目的。電滲析法就是利用了這樣的原理。電滲析離子交換膜一.用途：聚乙烯異相離子交換膜含有足夠的固定基團和可解離的離子，對溶液中離子具有一定的選擇透過性和導電性，廣泛應用於電化學部門中，分離不同類型的離子。例如海水、苦鹹水的淡化，溶液的脫鹽濃縮，電解制備無機化合物以及放射性元素的回收提純，鍋爐用水的軟化脫鹽，冶金、煤炭、電子、醫葯、化工、食品等工業品處理。[1]
二.外觀：聚乙烯異相離子交換膜應平整均勻，無明顯的機械損傷(折傷)，無脫網軋皺、不允許有影響質量的雜質存在。三.規格：3361BW陽膜外觀為棕黃色，3362BW陰膜為蘭色。聚乙烯異相離子交換膜外型尺寸規格如下：厚度：0.42mm厚度允許公差：土0.04mm(干態)有效面積：≥800mm×1600mm離子交換膜含有足夠的固定基團和可解離的離子，對各種離子具有一定的選折性和導電率，廣泛應用於電化學部門中，分離不同類型的離子。例如海水、苦鹹水的淡化，溶液的脫鹽濃縮，電解制借無機化合物以及放射性元素的回收提純，鍋爐水的軟化脫鹽，電子、醫葯、化工、食品、煤炭，冶金等工業品處理。四、使用說明：1、貯運過程中不應受到日曬雨淋及機械損傷，貯存庫房應清潔陰涼，乾燥通風。2、陰離子、陽離子交換膜在裁剪前必須分別在規定的溶液中浸泡48小時，即根據需處理的原水水質分析資料，配製成原水濃度溶液為陽膜浸泡液;配製成相當於電滲析出口淡水濃度為陰膜浸泡液。3、按隔板尺寸裁剪打孔，膜面積應略小於隔板面積。由於使用後陽膜稍有收縮性，陰膜仍有膨脹性，故可將在清水中浸泡的膜再作進一步處理⑴陰膜可再浸入水質較淡或純水中再收縮。⑵陽膜浸泡膨脹後再浸入食鹽水中再收縮。4、酸洗應根據膜面結垢的程度而定，鹽酸濃度不宜超過3%，開始酸洗時如鹽酸消耗較快，須補充鹽酸，直至不再消耗鹽酸為止(約1~2小時)酸洗完畢，用原水沖至出水PH=4~5(約10分鍾)後，可投入運行(淡水、濃水、極水三個系統應及時清洗)。

3. 生產飲料用水,水中溶解雜質常用的去除方法有石灰軟化法,離子交換軟化法,電滲

水中溶解性抄雜質的去除襲方法有：石灰軟化法、石灰蘇打軟化法、離子交換法、電滲析法、反滲透法和超濾法等。
水質處理的方法和步驟應根據不同的水源及水質要求而進行：
1、水中懸浮物雜質的去除方法有：混凝沉降與過濾。

2、水中溶解性雜質的去除根據要求的不同處理方法不同，如對水僅要求軟化，其方法有：石灰軟化法，石灰蘇打軟化法；如對水要求除鹽，其方法有：離子交換法、電滲析法、反滲透法和超濾法等。

4. 海水淡化中的電滲析法和離子交換法具體如何理解請詳細解釋

離子交換法制淡水是將海水中所有離子全部吸附在離子交換樹脂上，也就是說離內子交換樹脂將容海水中的「離子」幾乎全部「截流」了；而電滲析法是利用電場的作用，強行將離子向電極處吸引，致使電極中間部位的離子濃度大為下降，從而製得淡水的。
一般情況下水中離子都可以自由通過交換膜，除非人工合成的大分子離子。
電滲析與電解不同之處在於：電滲析的電壓雖高，電流並不大，維持不了連續的氧化還原反應所需；電解卻正好相反。

5. 電滲析法的基本原理

電滲析器來中交替排列著許多陽膜和源陰膜，分隔成小水室。當原水進入這些小室時，在直流電場的作用下，溶液中的離子就作定向遷移。陽膜只允許陽離子通過而把陰離子截留下來；陰膜只允許陰離子通過而把陽離子截留下來。結果使這些小室的一部分變成含離子很少的淡水室，出水稱為淡水。而與淡水室相鄰的小室則變成聚集大量離子的濃水室，出水稱為濃水。從而使離子得到了分離和濃縮，水便得到了凈化。
電滲析和離子交換相比，有以下異同點：
（1）分離離子的工作介質雖均為離子交換樹脂，但前者是呈片狀的薄膜，後者則為圓球形的顆粒；
（2）從作用機理來說，離子交換屬於 離子轉移置換，離子交換樹脂在過程中發生離子交換反應。而電滲析屬於離子截留置換，離子交換膜在過程中起離子選擇透過和截阻作用。所以更精確地說，應該把離子交換膜稱為離子選擇性透過膜；
（3）電滲析的工作介質不需要再生，但消耗電能；而離子交換的工作介質必須再生，但不消耗電能。

6. 電滲析的方法特點

①可以同時對電解質水溶液起淡化、濃縮、分離、提純作用；
②可以用於蔗糖等非電解質的提純，以除去其中的電解質；
③在原理上，電滲析器是一個帶有隔膜的電解池，可以利用電極上的氧化還原效率高。
四、在電滲析過程中，也進行以下次要過程
①同名離子的遷移，離子交換膜的選擇透過性往往不可能是百分之百的，因此總會有少量的相反離子透過交換膜；
②離子的濃差擴散，由於濃縮室和淡化室中的溶液中存在著濃度差，總會有少量的離子由濃縮室向淡化室擴散遷移，從而降低了滲析效率；
③水的滲透，盡管交換膜是不允許溶劑分子透過的，但是由於淡化室與濃縮室之間存在濃度差，就會使部分溶劑分子（水）向濃縮室滲透；
④水的電滲析，由於離子的水合作用和形成雙電層，在直流電場作用下，水分子也可從淡化室向濃縮室遷移；
⑤水的極化電離，有時由於工作條件不良，會強迫水電離為氫離子和氫氧根離子，它們可透過交換膜進入濃縮室；
⑥水的壓滲，由於濃縮室和淡化室之間存在流體壓力的差別，迫使水分子由壓力大的一側向壓力小的一側滲透。顯然，這些次要過程對電滲析是不利因素，但是它們都可以通過改變操作條件予以避免或控制。

7. 離子交換原理

離子交換的基本原理 離子交換的選擇性定義為離子交換劑對於某些離子顯示優先活性的性質。離子交換樹脂吸附各種離子的能力不一，有些離子易被交換樹脂吸附，但吸著後要把它置換下來就比較困難；而另一些離子很難被吸著，但被置換下來卻比較容易，這種性能稱為離子交換的選擇性。離子交換樹脂對水中不同離子的選擇性與樹脂的交聯度、交換基團、可交換離子的性質、水中離子的濃度和水的溫度等因素有關。離子交換作用即溶液中的可交換離子與交換基團上的可交換離子發生交換。一般來說，離子交換樹脂對價數較高的離子的選擇性較大。對於同價離子，則對離子半徑較小的離子的選擇性較大。在同族同價的金屬離子中，原子序數較大的離子其水合半徑較小，陽離子交換樹脂對其的選擇性較大。對於丙烯酸系弱酸性陽離子交換樹脂來說，它對一些離子的選擇性順序為：H+>Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na十。 離子交換反應是可逆反應，但是這種可逆反應並不是在均相溶液中進行的，而是在固態的樹脂和溶液的接觸界面間發生的。這種反應的可逆性使離子交換樹脂可以反復使用。以D113型離子交換樹脂制備硫酸鈣晶須為例說明： D113丙烯酸系弱酸性陽離子交換樹脂是一種大孔型離子交換樹脂，其內部的網狀結構中有無數四通八達的孔道，孔道裡面充滿了水分子，在孔道的一定部位上分布著可提供交換離子的交換基團。當硫酸鋅溶液中的Zn2+，S042-擴散到樹脂的孔道中時，由於該樹脂對Zn2+選擇性強於對Ca2+的選擇性，，所以Zn2+就與樹脂孔道中的交換基團Ca2+發生快速的交換反應，被交換下來的Ca2+遇到擴散進入孔道的S042-發生沉澱反應，生成硫酸鈣沉澱。其過程大致為：
(1)邊界水膜內的擴散 水中的Zn2+，S042-離子向樹脂顆粒表面遷移，並擴散通過樹脂表面的邊界水膜層，到達樹脂表面； (2)交聯網孔內的擴散(或稱孔道擴散) Zn2+，S042-離子進入樹脂顆粒內部的交聯網孔，並進行擴散，到達交換點；
(3)離子交換 Zn2+與樹脂基團上的可交換的Ca2+進行交換反應；
(4)交聯網孔內的擴散 被交換下來的Ca2+在樹脂內部交聯網孔中向樹脂表面擴散；部分交換下來的Ca2+在擴散過程中遇到由外部擴散進入孔徑的S042-發生沉澱反應，生成CaS04沉澱；
(5)邊界水膜內的擴散 沒有發生沉澱反應的部分Ca2+擴散通過樹脂顆粒表面的邊界水膜層，並進入水溶液中。 此外，由於離子交換以及沉澱反應的速度很快，硫酸鈣沉澱基本在樹脂的孔道里生成，因此樹脂的孔道就限制了沉澱的生長及形貌，對其具有一定的規整作用。通過調整攪拌速度、反應溫度等外界條件，可以使樹脂顆粒及其內部孔道發生相應的變化，這樣當沉澱在樹脂孔道中生成後，就得到了不同尺寸和形貌的硫酸鈣沉澱。

8. 海水淡化方法中的:電滲析法及離子交換法的流程

電滲析法：水中的離子在直流電場的作用下，可通過半透膜。最初的惰性半透膜電滲析法，主要用於溶膠的提純，電流效率很低。到了20世紀50年代初，由於選擇性離子交換膜向世，才能夠用電滲析法淡化海水或苦鹹水。脫鹽用的選擇性離子交換膜有兩種：①陽膜，只允許陽離子透過的陽離子交換膜；②陰膜，只允許陰離子透過的陰離子交換膜。使陰膜和陽膜交替排列，中間襯以隔板（其中有水流通道），夾緊之後，在兩端加上電極,就成電滲析脫鹽裝置。 電滲析法原理圖 點擊此處查看全部新聞圖片 當海水流經電滲器時，在直流電場的作用下，陰離子透過陰膜向陽極方向遷移，途中被陽膜擋住去路，被水流沖洗而出；陽離子透過陽膜向陰極方向遷移，途中被陰膜擋住，也被水流沖出。透過陽膜或陰膜的水為淡水。結果，從大約一半的夾層流出的水為淡水，從另一半流出的則為濃縮的海水。 電滲析脫鹽所用的半透膜，除要求電阻低、透過的選擇性高、交換容量大和水的電滲小之外，還要求有一定的機械強度、尺寸不變和化學穩定性高等。 在電滲析脫鹽過程中，反離子（電荷與膜內交換基團相反的離子）在膜內的遷移速度比在溶液里大，致使淡化夾層的內膜半身，溶液界面上的離子濃度低於主體溶液濃度而形成濃度差。當電流升至某值時，擴散遷移的離子不足以補充界面上離子的缺額，而使界面濃度趨近於零，這時的電流稱為極限電流。如再增加電流，就會迫使界面上的水分子解離,由解離出的H和OH來承擔超過極限值那部分電流的輸送。這種現象稱為極化現象。這不僅使電流白白消耗在無助於脫鹽的 H和OH的遷移上，而且會引起溶液的pH值發生變化，使鈣鹽鎂鹽之類的離子濃度的乘積超過溶度積，而在濃縮海水夾層的陰膜和陽膜的表面沉澱，阻塞水流通道，甚至被迫停機拆洗。防止極化沉澱的根本措施，是設法增加夾層溶液的攪拌作用和布水的均勻性，並把操作電流控制在極限電流之下。此外，定期倒換電極的極性，在濃縮海水夾層中加酸和進行不拆裝的化學清洗等，均能延長運轉周期。

9. 滲析使用的半透膜是一種離子交換膜嗎

電滲析使用的半滲透膜其實是一種離子交換膜。這種離子交換膜按離子的電荷性質可分為陽離子交換膜(陽膜)和陰離子交換膜(陰膜)兩種。在電解質水溶液中，陽膜允許陽離子透過而排斥阻擋陰離子，陰膜允許陰離子透過而排斥阻擋陽離子，這就是離子交換膜的選擇透過性。在電滲析過程中，離子交換膜不像離子交換樹脂那樣與水溶液中的某種離子發生交換，而只是對不同電性的離子起到選擇性透過作用，即離子交換膜不需再生。電滲析工藝的電極和膜組成的隔室稱為極室，其中發生的電化學反應與普通的電極反應相同。陽極室內發生氧化反應，陽極水呈酸性，陽極本身容易被腐蝕。陰極室內發生還原反應，陰極水呈鹼性，陰極上容易結垢.

利用半透膜的選擇透過性來分離不同的溶質粒子(如離子)的方法稱為滲析。在電場作用下進行滲析時，溶液中的帶電的溶質粒子(如離子)通過膜而遷移的現象稱為電滲析。利用電滲析進行提純和分離物質的技術稱為電滲析法，它是20世紀50年代發展起來的一種新技術，最初用於海水淡化，現在廣泛用於化工、輕工、冶金、造紙、醫葯工業，尤以制備純水和在環境保護中處理三廢最受重視，例如用於酸鹼回收、電鍍廢液處理以及從工業廢水中回收有用物質等。

10. 海水中獲取淡水的方法主要有電滲析法、離子交換法

A．因水的沸點較低，來可用蒸自餾法得到蒸餾水，實現海水淡化的目的，故A不選；
B．電解時，分別在兩極生產氧氣和氫氣，不能得到純凈的水，故B選；
C．利用電滲析法可使相應的離子通過半透膜以達到硬水軟化的效果，故C不選
D．通過離子交換樹脂可以除去海水中的離子，從而達到淡化海水的目的，故D不選．
故選B．