在用電滲析進行除鹽處理時,先將電滲析器兩端的電極接上直流電,水溶液就發(fā)生導電現(xiàn)象,水中的鹽類離子在電場的作用下,各自向一定方向移動。陽離子向負極,陰離子向正極運動。在電滲析器內設置多組交替排列的陰、陽離子交換膜,此膜在電場作用下顯示電性,陽膜顯示負電場,排斥水中陰離子而吸附陽離子,在外電場的作用下,陽離子穿過陽膜向負極方向運動;陰膜顯示正電性,排斥水中的陽離子,而吸附了陰離子,在外電場的作用下,陰離子穿過陰膜而向正極方向運動。這樣,就形成了去除水中離子的淡水室和離子濃縮的濃水室,將濃水排放,淡水即為除鹽水。這一過程為電滲析除鹽原理。
一、電滲析的除鹽處理過程如何?
電滲析除鹽處理發(fā)生七個物理化學過程。
(1)反離子遷移過程 陽膜上的固定基團帶負電荷,陰膜上的固定基團帶正電荷。與固定基團所帶電荷相反的離子穿過膜的現(xiàn)象稱為反離子遷移。如在電滲析器中,淡室中的陽離子穿過陽膜,陰離子穿過陰膜進入濃室就是反離子遷移過程,這也是電滲析的除鹽過程。
(2)同性離子遷移過程 與膜上固定基團帶相同電荷的離子,穿過膜的現(xiàn)象稱為同性離子遷移。由于交換膜的選擇透過性不可能過到100%。因此,也存在著濃室中的陰離子會少量穿過陽膜,或陽離子穿過陰膜而進入淡室,數(shù)量雖少,但降低了除鹽效率。
(3)電解質的濃差擴散過程 這是由于濃水室與淡水室的濃度差而引起的。其結果是由濃室的離子向淡室擴散。從而使淡室的含鹽量增加,降低了除鹽效率。
(4)壓差滲透過程 由于濃、淡室的壓力不同,由壓力高的向壓力低側進行離子滲透,因此,如果濃室的壓力過高,也會降低除鹽效率。
(5)水的滲透過程 由于淡室中水的壓力比濃室要大,因此,會向濃室滲水,使產(chǎn)水量降低。
(6)水的電滲透過程 由于水中離子是以水合離子的形式存在,因此伴隨著離子的遷移,故有水的電滲透發(fā)生,使淡水產(chǎn)量降低。
(7)在運行時,由于操作不良而造成極化現(xiàn)象,使淡水室水量的水電離,在直流電場的作用下,水電離產(chǎn)生的H+穿過陽膜,OH-穿過陰膜進入濃水室,在那里與Ca2+、Mg2+生成沉淀,也稱為極化沉淀。故此,不僅電耗增加,而且還會造成沉淀等后果。
二、如何確定電滲析的運行參數(shù)?
對滲析器要經(jīng)過一段時間的調試才能制定出最佳運行參數(shù),這對于實現(xiàn)穩(wěn)定和長周期運行關系很大。需要確定的參數(shù)主要有:
(1)流速和壓力 電滲析器有一定的額定流量,不能過大或過小。過大,使進水壓力過高,會發(fā)生裝置的泄漏和變形。過小,懸浮物會粘附于電滲析器中,造成水流壓力上升,
除鹽率下降,造成水流死角和局部極化結垢。因此水流過管道時的線速度控制在50-200mm/s。
(2)電流和電壓 電滲析器以電位差為動力進行除鹽,要控制一定的直流電壓同,以得一定的工作電流。工作電流低,有利于防止極化。一般控制工作電流為極限電流的90%。如果選定的工作電流發(fā)生變化,要查清原因,不可貿然采用提高電壓的辦法來處理。
(3)倒極和酸洗 倒極就是將運行的電滲析器陰、陽極互換一下。根據(jù)調試和運行情況來確定倒極和酸洗的時間間隔。但在水質和溫度變化時,可根據(jù)具體情況來更改間隔周期。
(4)水的回收率 運行實踐表明,為得到1t淡水,約需2.2-2.5t原水(包括極水),水的回收率控制在40%-45%左右。國外現(xiàn)在采用的倒極電滲析器,水的回收率大約在50%-95%范圍內。
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