電滲析中離子交換膜極化

⑴ 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。

⑵ 離子交換膜基本原理及應用的目錄

基本原理卷
第章離子交換膜的制備方法
1.1離子交換膜的發明
1.2夾層法
1.3膠乳法
1.4塊狀聚合法
1.5塗漿法
1.6輻照接枝聚合法
1.7非均相膜
參考文獻
第2章膜性能的測定
2.1膜的取樣和預處理
2.2電阻
2.3離子交換容量和含水量
2.4遷移數
2.5溶質透過系數
2.6電滲透系數
2.7水透過系數
2.8溶脹比
2.9機械強度
2.10電滲析
參考文獻
第3章膜的特性和遷移現象
3.1具有不同電荷符號離子之間的選擇透過性
3.2具有相同電荷符號離子之間的選擇透過性
3.3電導
3.4膜電位
3.5濃差擴散
3.6降低兩價離子透過性的機理
3.7關於膜處理對降低兩價離子透過性的研究
參考文獻
第4章Teorell、Meyer和Sievers理論（TMS理論）
4.1膜電位
4.2擴散系數
4.3電導
4.4遷移數
參考文獻
第5章不可逆過程熱力學
5.1唯象方程和唯象系數
5.2反射系數
5.3電滲析現象
5.4電滲析法分離鹽和水
參考文獻
第6章總傳質過程
6.1總膜對的特性和通過膜對的傳質
6.2總傳質方程和唯象方程
6.3反射系數σ、水力傳導度LP和溶質透過率ω
6.4壓力反射系數和濃度反射系數：切斷電流概念
6.5不可逆過程熱力學的膜對特性
參考文獻
第7章濃差極化現象
7.1電流?電壓關系
7.2濃差極化電位
7.3計時電位法
7.4折射率
7.5自然對流
7.6波動
7.7超極限電流
7.8邊界層的傳質
7.9在離子交換膜濃縮表面上的濃差極化
參考文獻
第8章水解離
8.1電流?pH關系
8.2擴散模型
8.3排斥區
8.4膜表面電位
8.5Wien效應
8.6質子化和去質子化反應
8.7鎂離子的水解
8.8關於水解離的實驗研究
8.9在海水電滲析中出現的水解離
8.10水解離的機理
參考文獻
第9章電流密度分布
9.1在電滲析器中電流密度的分布
9.2環繞絕緣體和電流屏蔽的電流密度分布
參考文獻
第10章水力學
10.1溶液流動和I-V曲線
10.2隔板對溶液流動的影響（理論的）
10.3隔板對溶液流動的影響（實驗的）
10.4在流道內的局部流動分布
10.5溶液流動對極限電流密度和在流道內靜壓頭損失的影響
10.6空氣泡清潔法
10.7隔板的摩擦因子和每個脫鹽室的溶液分布
10.8電滲析器中管道內的壓力分布
參考文獻
第11章極限電流密度
11.1濃差極化、水解離和極限電流密度
11.2擴散層和邊界層
11.3由Nernst-Planck方程推得的極限電流密度方程
11.4極限電流密度對電解質濃度和溶液速度的依賴性
11.5基於脫鹽室中傳質的極限電流密度分析
11.6在膜堆中脫鹽室之間溶液速度分布
11.7電滲析器的極限電流密度
參考文獻
第12章泄漏
12.1漏電
12.2漏液
參考文獻
第13章能耗
13.1在電滲析系統中的能量要求
13.2在膜堆中的能耗
參考文獻
第14章膜惡化
14.1膜的性能隨著運行時間而變化
14.2表面污染
14.3有機污染
參考文獻
應用卷
第15章電滲析
15.1技術概覽
15.2電滲析器
15.3電滲析流程
15.4能耗和最佳電流密度
15.5周邊的技術
15.6實踐
參考文獻
第16章倒極電滲析
16.1技術概覽
16.2隔板
16.3水的回收率
16.4垢形成的防止
16.5抗有機污染
16.6在膜面上膠體沉積的形成及其除去
16.7硝酸鹽和亞硝酸鹽的除去
16.8實踐
參考文獻
第17章雙極膜電滲析
17.1技術概覽
17.2雙極膜的制備
17.3雙極膜的性能
17.4實踐
參考文獻
第18章電去離子
18.1技術概覽
18.2EDI系統中的傳質
18.3EDI裝置的結構和能耗
18.4在EDI過程中的水解離
18.5在EDI過程中弱電離組分的除去
18.6實踐
參考文獻
第19章電解
19.1技術概覽
19.2離子交換膜
19.3在電解系統中的物料流動和電極反應
19.4電解器及其性能
19.5在電解過程中鹽水的純化
參考文獻
第20章擴散滲析
20.1技術概覽
20.2在擴散滲析中的遷移現象
20.3擴散滲析器及其運行
20.4實踐
參考文獻
第21章Donnan滲析
21.1技術概覽
21.2在Donnan滲析中的質量遷移
21.3實踐
參考文獻
第22章能量轉換
22.1滲析電池
22.2氧化還原流動電池
22.3燃料電池
參考文獻

⑶ 衡量電滲析離子交換膜性能的指標有哪些

衡量電滲析離子交換膜性能的指標有哪些?

電滲析法的關鍵在於電滲析器的性能，而電滲析器性能的關鍵又取決於離子交換膜的性能。離子交換膜性能的具體衡量指標有以下幾方面。

(1)膜的選擇透過性指標膜的選擇透過性是離子交換膜最重要的性能，可用遷移數和膜電λ來表徵膜的選擇透過性。極端情況下，理想膜只允許反離子通過，不允許同離子通過，即此時反離子的遷移數為1，同離子的遷移數為零。因此可用遷移數定量地表示膜的選擇透過性。

用離子交換膜分隔兩種濃度不同的電解質溶液，橫跨膜的電λ差就是膜電λ。膜電λ的大小取決於膜的離子選擇透過性和膜兩側溶液的濃度差。因此，在一定的濃差及溫度下，可以用膜電λ表徵膜的選擇透過性。

(2)交換容量 指單λ膜樣品中所含活性基團的數量。通常以單λ乾重(g)的膜所含可交換離子的物質的量(mm01)表示。膜的選擇透過性及導電性能均與膜的交換容量大小相關。膜的交換容量一般在1～3mmol／g干膜。

(3)導電性膜的導電性可以用電阻率、電導率或面電阻表示。面電阻是指單λ膜面積所具有的電阻，單λa／cm2膜。完全乾燥的膜基本不導電，膜的導電性能是由含水膜中的電解質溶液實現的，因此膜的導電性與溶液及膜中的離子種類、濃度以及溶液溫度、膜自身的特性等相關，通常要求膜的導電能力應大於溶液的導電能力。

(4)含水率它表示濕膜中所含水的百分數(可以單λ質量干膜或濕膜計)。含水率與膜的活性基團數量、交聯度以及電解質溶液的離子種類、平衡濃度相關。其數值通常在30 9／6～50％范Χ。

(5)厚度膜的厚度與膜電阻和機械強度相關。在保證一定機械強度的前提下，膜越薄，其電阻就越小，導電性能也就越好。通常異相膜的厚度約1mm，均相膜厚度約0．2～0．6mm，最薄的為O．015mm。
(6)破裂強度 膜在實際應用中所能承受的最大垂直壓力。破裂強度是衡量膜的機械強度的重要指標之一。在電滲析器操作中，膜兩側所受到的流體壓力不可能相等，因此膜必須具備足夠的機械強度，以免因膜的破裂造成濃室和淡室貫通而使電滲析器無法運行。國產膜的破裂強度為0．3～1．0MPa。

⑷ 電滲析法的簡介

···萊特..萊德····電滲析器包括
泵、電源、流量計、膜堆、水箱等組成。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。

電滲析:

利用離子交換膜在電工作下可對溶液的離子性物質進行脫鹽、濃縮、精製及回收。
電滲析原理是在一對電極間交替配置陽離子交換膜(C)和陰離子交換膜(A),從而構成脫鹽室及濃縮室。向該脫鹽室中放入食鹽(NaCl)，通過直流電流使陽離子(Na+)聚集到陰極一側，並透過陽離子交換膜移動到濃縮室。另外，陰離子(Cl-)聚集到陽極一側，並透過陰離子交換膜移動到濃縮室。就這樣，在脫鹽室去除食鹽，又在濃縮室合成食鹽。

電滲析的特點:

1、可對離子性物質進行脫鹽、濃縮、精製及回收。

2、在離子性物質之間還可進行選擇性分離。

3、可從非離子性有價物中去除離子性物質。

4、由於不需要加熱、加壓，所以不發生成分的變質。

5、可控制脫鹽率和濃縮率。

6、由於無需再生工序，因此可以長期連續運行。

7、噪音、振動較小，裝置操作方便。

⑸ 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)。

⑹ 電滲析器的組成

電滲析器由陽極室、中間室及陰極室三室組成，中間DD為封接良好的半透膜，E為Pt、Ag、Cu等片狀或棒狀電極，F為連接中間室的玻璃管，作洗滌用，S為pH計。電滲析實質上是除鹽技術。電滲析器中正、負離子交換膜具有選擇透過性，器內放入含鹽溶液，在直流電的作用下，正、負離子透過膜分別向陰、陽極遷移。最後在兩個膜之間的中間室內，鹽的濃度降低，陰、陽極室內為濃縮室。電滲析方法可以對電解質溶質或某些物質進行淡化、濃縮、分離或制備某些電解產品。實際應用時，通常用上百對以上交換膜，以提高分離效率。電滲析過程中，離子交換膜透過性、離子濃差擴散、水的透過、極化電離等因素都會影響分離效率。

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一、電滲析的工作原理

電滲析是在直流電場作用下，溶液中的帶電離子選擇性地通過

離子交換膜的過程。主要用於溶液中電解質的分離。圖7-1是電滲析工作原理示意圖。 流程說明:在淡化室中通入含鹽水，接上電源，溶液中帶正電荷的陽離子，在電場的作用下，向陰極方向移動到陽膜，受到膜上帶負電荷的基團的異性相吸引的作用而穿過膜，進入右側的濃縮室。帶負電荷的陰離子，向陽極方向移動到陰膜，受到膜上帶正電荷的基團的異性相吸引的作用而穿過膜，進入左側的濃縮室。淡化室鹽水中的氯化鈉被不斷除去，得到淡水，氯化鈉在濃縮室中濃集。

圖7-1 電滲析工作原理示意圖

-2所示的其它遷移過程: 電滲析過程除我們希望的反離子遷移外，還可能發生如圖7

(1) 同名離子遷移

同名離子指與膜的固定活性基所帶電荷相同的離子。根據唐南(Donnan)平衡理論，離子交換膜的選擇透過性不可能達到100,，再加上膜外溶液濃度過高的影響，在陽膜中也會進入個別陰離子，陰膜中也會進入個別陽離子，從而發生同名離子遷移。 (2) 電解質的濃差擴散

也稱為滲析，指電解質離子透過膜的現象。由於膜兩側溶液濃度不同，受濃度差的推動作用，電解質由濃水室向淡水室擴散，其擴散速度隨兩室濃度差的提高而增加。(3) 水的滲透

淡水室的水，由於滲透壓的作用向濃縮室滲透，滲透量隨濃度差的提高而增加。



(4) 水的電滲透

反離子和同名離子，實際上都是水合離子，由於離子的水合作

用，在反離子和同名離子遷移的同時，將攜帶一定數量的水分子遷移。

(5) 壓差滲漏

溶液透過膜的現象。當膜的兩側存在壓差時，溶液由壓力大的一側向壓力小的一側滲漏。因此在操作中，應使膜兩側壓力趨向平衡，以減小壓差滲漏損失。

(6) 水的解離

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也稱為極化。是指在一定電壓作用下，溶液中離子未能及時補充到膜表面時，膜表面

——++的水分子解離成H和OH的現象。當中性的水解離成H和OH以後，它們會透過膜發生

遷移，從而擾亂濃、淡水流的中性性質。這是電滲析裝置的非正常運行方式，應盡力避免。

⑻ 電滲析法

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。
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；近年來更推廣應用於氨基酸、蛋白質、血清等生物製品的提純和研究。電滲析器種類較多，W.鮑里的三室型具有代表性，其構造見圖。電滲析器由陽極室、中間室及陰極室三室組成，中間DD為封接良好的半透膜，E為Pt、Ag、Cu等片狀或棒狀電極，F為連接中間室的玻璃管，作洗滌用，S為pH計。電滲析實質上是除鹽技術。電滲析器中正、負離子交換膜具有選擇透過性，器內放入含鹽溶液，在直流電的作用下，正、負離子透過膜分別向陰、陽極遷移。最後在兩個膜之間的中間室內，鹽的濃度降低，陰、陽極室內為濃縮室。電滲析方法可以對電解質溶質或某些物質進行淡化、濃縮、分離或制備某些電解產品。實際應用時，通常用上百對以上交換膜，以提高分離效率。電滲析過程中，離子交換膜透過性、離子濃差擴散、水的透過、極化電離等因素都會影響分離效率。

⑼ 電滲析法為什麼要用離子交換膜

因為溶液中陰陽離子同時存在，陰陽膜同時使用提高了除鹽效率；另外，也分出濃水、淡水室，將不同離子濃度的溶液分隔開

⑽ 醫學上的滲析是什麼

又稱透析。利用半透膜能透過小分子和小離子但不能透過膠體粒子的性質從溶膠中除掉作為雜質的小分子或離子的過程。
滲析時將膠體溶液置於由半透膜構成的滲析器內，器外則定期更換膠體溶液的分散介質（通常是水），即可達到純化膠體的目的。滲析時外加直流電場常常可以加速小離子自膜內向膜外的擴散，為電滲析(electrodialysis)。
利用半透膜的選擇透過性分離不同溶質的粒子的方法。在電場作用下進行溶液中帶電溶質粒子（如離子、膠體粒子等）的滲析稱為電滲析。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；近年來更推廣應用於氨基酸、蛋白質、血清等生物製品的提純和研究。電滲析器種類較多，W.鮑里的三室型具有代表性，其構造見圖。電滲析器由陽極室、中間室及陰極室三室組成，中間DD為封接良好的半透膜，E為Pt、Ag、Cu等片狀或棒狀電極，F為連接中間室的玻璃管，作洗滌用，S為pH計。電滲析實質上是除鹽技術。電滲析器中正、負離子交換膜具有選擇透過性，器內放入含鹽溶液，在直流電的作用下，正、負離子透過膜分別向陰、陽極遷移。最後在兩個膜之間的中間室內，鹽的濃度降低，陰、陽極室內為濃縮室。電滲析方法可以對電解質溶質或某些物質進行淡化、濃縮、分離或制備某些電解產品。實際應用時，通常用上百對以上交換膜，以提高分離效率。電滲析過程中，離子交換膜透過性、離子濃差擴散、水的透過、極化電離等因素都會影響分離效率。
人們早就發現，一些動物膜，如膀胱膜、羊皮紙(一種把羊皮刮薄做成的紙)，有分隔水溶液中某些溶解物質(溶質)的作用。例如，食鹽能透過羊皮紙，而糖、澱粉、樹膠等則不能。如果用羊皮紙或其他半透膜包裹一個穿孔杯，杯中滿盛鹽水，放在一個盛放清水的燒杯中，隔上一段時間，我們會發現燒杯內的清水帶有鹹味，表明鹽的分子已經透過羊皮紙或半透膜進入清水。如果把穿孔杯中的鹽水換成糖水，則會發現燒杯中的清水不會帶甜味。顯然，如果把鹽和糖的混合液放在穿孔杯內，並不斷地更換燒杯里的清水，就能把穿孔杯中混合液內的食鹽基本上都分離出來，使混合液中的糖和鹽得到分離。這種方法叫滲析法。起滲析作用的薄膜，因對溶質的滲透性有選擇作用，故叫半透膜。近年來半透膜有很大的發展，出現很多由高分子化合物製造的人造薄膜，不同的薄膜有不同的選擇滲析性。半透膜的滲析作用有三種類型：①依靠薄膜中「孔道」的大，小分離大小不同的分子或粒子；②依靠薄膜的離子結構分離性質不同的離子，例如用陽離子交換樹脂做成的薄膜可以透過陽離子，叫陽離子交換膜，用陰離子樹脂做成的薄膜可以透過陰離子，叫陰離子交換膜；③依靠薄膜：的有選擇的溶解性分離某些物質，例如醋酸纖維膜有溶解某些液體和氣體的性能，而使這些物質透過薄膜。一種薄膜只要具備上述三種作用之一，就能有選擇地讓某些物質透過而成為半透膜。在廢水處理中最常用的半透膜是離子交換膜。