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实验室10L電滲析设备

電滲析溶液中电解质的分离全过程介绍

  渗析是指用膜把一容积隔成两部分,膜的一侧是溶液,另一侧是纯水,小分子溶质透过膜向溶液侧移动的过程;或者膜的两侧是浓度不同的溶液时,溶质从浓度高的一侧透过膜扩散到浓度低的一侧的过程。但如果仅仅是纯水透过膜向溶液侧移动,使溶液变淡或者仅仅是低浓度溶液中的溶剂透过膜进入高浓度的溶液,而溶质不透过膜,则此过程称之为渗透。電滲析是指在直流电场的作用下,溶液中带电离子选择性地 透过離子交換膜的过程, 目前電滲析主要应用于溶液中电解质的分离。

  以盐水中NaCl的脱除来阐述電滲析过程原理。在正、负两电极之间交替地平行放置阳離子交換膜(简称阳膜,以符号C表示)和阴離子交換膜(简称阴膜,以A表示)。阳膜常含有带负电荷的酸性活性基团,能选择性地使溶液中的阳离子透过,而溶液中的阴离子则因受阳膜上所带负电荷基团的同性相斥作用不能透过阳膜。阴膜通常含有带正电荷的碱性活性基团,能选择性地使阴离子透过,而溶液中的阳离子则因阴膜上所带正电荷基团的同性相斥作用不能透过阴膜。阴、阳離子交換膜之间用特别的隔板隔开,组成浓缩和脱盐两个系统。

  電滲析法的特点:

  1、可以同時對電解質水溶液起淡化、濃縮、分離、提純作用;

  2、可以用于蔗糖等非電解質的提純,以除去其中的電解質;

  3、在原理上,電滲析器是一个带有隔膜的电解池,可以利用电极上的氧化还原效率高。

  4、在電滲析过程中,也进行以下次要过程:

  ①同名离子的迁移,離子交換膜的选择透过性往往不可能是百分之百的,因此总会有少量的相反离子透过交换膜;

  ②離子的濃差擴散,由于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,但是由于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,由于离子的水合作用和形成双电层,在直流电场作用下,水分子也可从淡化室向浓缩室迁移;

  ⑤水的極化電離,有時由于工作條件不良,會強迫水電離爲氫離子和氫氧根離子,它們可透過交換膜進入濃縮室;

  ⑥水的压渗,由于浓缩室和淡化室之间存在流体压力的差别,迫使水分子由压力大的一侧向压力小的一侧渗透。显然,这些次要过程对電滲析是不利因素,但是它们都可以通过改变操作条件予以避免或控制。

  電滲析器运行的工艺参数:

  1、电流效率:電滲析析器运行时实际除盐量与理论除盐量之比称为電滲析器的电流效率。

  2、电流密度与极化现象:電滲析器工作时,单位膜面积上通过的电流称为电流密度。运行时,当电流密度达到一定值时,界面层离子的迁移速度远低于膜内离子迁移速度,迫使膜界面处水分子发生电离,依靠氢离子和氢氧根离子来传递电流,这种膜界面现象称为浓差极化,此时的电流密度称为极限电流密度。极化包括浓差极化和电极极化。

  極化發生後在陽膜淡室的一側富集著過量的氫氧根離子,陽膜濃室的一側富集著過量的氫離子;而在陰膜淡室的一側富集著過量的氫離子,陰膜濃室的一側富集著過量的氫氧根離子。由于濃室中離子濃度高,則在濃室陰膜的一側發生碳酸鈣等沈澱,從而增加膜電阻,加大電能消耗,減小膜的有效面積,降低出水水質,影響正常運行。

 
 

 
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