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電滲析法淡化海水原理

點擊次數:   更新時間:2019-11-05 09:26:11   分    享:
  電滲析器中交替排列著許多陽膜和陰膜,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。如下即是電滲析法淡化海水原理的詳細介紹:
  電滲析法:水中的離子在直流電場的作用下,可通過半透膜。開始的惰性半透膜電滲析法,主要用于溶膠的提純,電流效率很低。到了20世紀50年代初,由于選擇性離子交換膜向世,才能夠用電滲析法淡化海水或苦咸水。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,夾緊之后,在兩端加上電極,就成電滲析脫鹽裝置。
  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于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,而使界面濃度趨近于零,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于脫鹽的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淀,阻塞水流通道,甚至被停機拆洗。防止極化沉淀的根本措施,是設法增加夾層溶液的攪拌作用和布水的均勻性,并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。
  采用高溫電滲析,可明顯地提高極限電流,防止極化沉淀和降低耗能量。例如:75C時的極限電流為25C時的2.5倍,而耗電量僅為25C時的50%。
  電滲析脫鹽是離子在電場中遷移的結果,用于含鹽量高的海水淡化時,單位產量的耗電量大,很不經濟,故多用于淡化苦咸水,或結合離子交換技術制造工業純水,很少單獨用于淡化含鹽量高的海水。
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