電滲析裝置設計計算

A. 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。

B. 電滲析法的電滲析器

利用電滲析原理進行脫鹽或處理廢水的裝置，稱為電滲析器。
(1)電滲析器的構造它由膜堆、極區和壓緊裝置三大部分構成。
1)膜堆：其結構單元包括陽膜、隔板、陰膜，一個結構單元也叫一個膜對。一台電滲析器由許多膜對組成，這些膜對總稱為膜堆。隔板常用l～2mm的硬聚氯乙烯板製成，板上開有配水孔、布水槽、流水道、集水槽和集水孔。隔板的作用是使兩層膜間形成水室，構成流水通道，並起配水和集水的作用。
2)極區：極區的主要作用是給電滲析器供給直流電，將原水導入膜堆的配水孔，將淡水和濃水排出電滲析器，並通入和排出極水。極區由托板、電極、極框和彈性墊板組成。電極托板的作用是加固極板和安裝進出水接管，常用厚的硬聚氯乙烯板製成。電極的作用是接通內外電路，在電滲析器內造成均勻的直流電場。陽極常用石墨、鉛、鐵絲塗釘等材料；陰極可用不銹鋼等材料製成。極框用來在極板和膜堆之間保持一定的距離，構成極室，也是極水的通道。極框常用厚5～7mm的粗網多水道式塑料板製成。墊板起防止漏水和調整厚度不均的作用，常用橡膠或軟聚氯乙烯板製成。
3)壓緊裝置：其作用是把極區和膜堆組成不漏水的電滲析器整體。可採用壓板和螺栓拉緊，也可採用液壓壓緊。(2)電滲析器的組裝 電滲析器的基本組裝形式如圖17-4所示。在實踐電通常用「級」、「段」和「系列」等術語來區別各種組裝形式。電滲析器內電極對的數目稱為「級」，凡是設置一對電極的叫做一級，兩對電極的叫二級，依此類推。電滲析器內，進水和出水方向一致的膜堆部分稱為「一段」，凡是水流方向每改變一次， "段"的數目就增加l。

C. 簡述什麼是電滲析

滲析是屬於一種自然發生的物理現象。如將兩種不同含鹽量的水，用一張滲透膜隔開，就會發生含鹽量大的水的電介質離子穿過膜向含鹽量小的水中擴散，這個現象就是滲析。這種滲析是由於含鹽量濃度不同而引起的，稱為濃差滲析。滲析過程與濃度差的大小有關，濃差越大，參析的過程越快，否則就越慢。因為是以濃差作為推動力的，因此，擴散速度始終是比較慢的。如果要加快這個速度，就可以在膜的兩邊施加一直流電場。電解質離子在電場的作用下，會迅速地通過膜，進行遷移過程，這就稱為電滲析。滲析膜是用高分子材料製成的一種薄膜，上面有離子交換活性基團。膜內含有酸性活性基團的稱為陽膜；如有鹼性活性基團的稱陰膜。從膜的結構上分，又可分為異相膜、均相膜、半均相膜三種。

D. 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。

E. 影響電滲析過程中的產水水質的性能指標有哪些

電滲析（ED）是在直流電場作用下，利用荷電離子膜的反離子遷移原理從水溶液和其他不帶電組分中分離帶電離子的膜過程，是一個以電位差為推動力的膜分離過程。在電滲析器內設置多組交替排列的陰、陽離子交換膜，在直流電場作用下，陽離子穿過陽膜向負極方向運動；陰離子穿過陰膜向正極方向運動。這樣就形成了去除水中離子的淡水室和濃縮離子的濃水室，將濃水排放，得到的淡水即為去鹽水。這一過程就是電滲析除鹽的原理。 電滲析技術的特點：
（1）過程無相變，僅用電能來遷移水中的離子，在一定的含鹽量條件下，電滲析被認為是能耗較少的技術；
（2）工藝過程潔凈，劑耗量少，污染環境小；
（3）裝置設計與系統應用靈活，操作維修方便；
（4）原水回收率較高，一般能達到65～80%；
（5）預處理簡便，設備經久耐用。
電滲析技術應用領域：
（1）水處理工程：苦鹹水除鹽；
（2）電力工業：鍋爐補給水制備；
（3）制行業：物的除鹽提純；
（4）食品工業：果汁的除鹽，乳清的除鹽；
（5）廢水處理工程：工業廢水處理，提取有價值成分。

F. 畫圖並說明電滲析的原理及過程

機械工程的工作對象是動態的機械，它的工作情況會發生很大的變化。這種變化有時是隨機而不可預見；實際應用的材料也不完全均勻，可能存有各種缺陷；加工精度有一定的偏差等等。

與以靜態結構為工作對象的土木工程相比，機械工程中各種問題更難以用理論精確解決。因此，早期的機械工程只運用簡單的理論概念，結合實踐經驗進行工作。設計計算多依靠經驗公式；為保證安全，都偏於保守，結果製成的機械笨重而龐大、成本高、生產率低、能量消耗很大。

從18世紀起，新理論的不斷誕生，以及數學方法的發展，使設計計算的精確度不斷的提高。進入20世紀，出現各種

G. 「電滲析法淡化海水」是什麼原理

原理：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。

(7)電滲析裝置設計計算擴展閱讀

現在所用的海水淡化方法有海水凍結法、電滲析法、蒸餾法、反滲透法、以及碳酸銨離子交換法，目前應用反滲透膜法及蒸餾法是市場中的主流。

海水淡化即利用海水脫鹽生產淡水。 是實現水資源利用的開源增量技術，可以增加淡水總量，且不受時空和氣候影響，水質好、價格漸趨合理，可以保障沿海居民飲用水和工業鍋爐補水等穩定供水。 從海水中取得淡水的過程謂海水淡化。

海水淡化主要是為了提供飲用水和農業用水，有時食用鹽也會作為副產品被生產出來。海水淡化在中東地區很流行，在某些島嶼和船隻上也被使用。

H. 簡答題!！電滲析的基本原理!！！急！

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。

I. 電滲析水處理

電滲析是什麼？

EDI，又稱連續電除鹽技術，它是將傳統電滲析技術和離子交換技術相結合專，在電場力的屬作用下，通過陽、陰離子膜對陽、陰離子的選擇透過性作用以及離子交換樹脂對水中離子的交換作用，使水中離子作定向遷移，從而實現水的深度凈化除鹽。水電解產生的氫離子和氫氧根離子對樹脂進行連續再生，因此EDI模塊制水過程不需要酸鹼化學再生即可連續製取高品質超純水。

EDI模塊有哪些特點？

1、產水穩定安全，可以進行隨時監測保證水質是一直合格的。

2、系統自動化程度高，操作控制簡單方便，可以無人化生產，減少了勞動力。

3、連續穩定產水，再生時不需要對設備停機，更加方便快捷。

4、無污染，在生時不需要對其投加化學試劑，因此減少了對環境的污染。

5、成本低。設備經過合理的設計，運行穩定並有效節約了成本。

6、裝置結構緊湊減少了佔地面積，節省了空間，間接的減少了運行成本。

7、原水利用率高，幾乎沒有廢水的排放。

J. 電滲析法制水原理

萊特.萊德 電滲析器由隔板、離子交換膜、電極、夾緊裝置等主要部件組成。離子交換膜對不同電荷的離子具有選擇透過性。陽膜只允許通過陽離子,阻止陰離子通過,陰膜只允許通過陰離子,阻止陽離子通過。在外加直流電場的作用下,水中離子作定向遷移。由於電滲析器是由多層隔室組成,故淡室中陰陽離子遷移到相鄰的濃室中去,從而使含鹽水淡化。在食品及醫葯工業,電滲析可用於從有機溶液中去除電解質離子,在乳清脫鹽、糖類脫鹽和氨基酸精製中應用得都比較成功。

電滲析水處理方法1倒極電滲析(EDR)

倒極電滲析就是根據ED原理,每隔一定時間(一般為15～20min),正負電極極性相互倒換,能自動清洗離子交換膜和電極表面形成的污垢,以確保離子交換膜工作效率的長期穩定及淡水的水質水量。在20世紀80年代後期,倒極電滲析器的使用,大大提高了電滲析操作電流和水回收率,延長了運行周期。EDR在廢水處理方面尤其有獨到之處,其濃水循環、水回收率最高可達95%。

電滲析水處理方法2液膜電滲析(EDLM)

液膜電滲析是用具有相同功能的液態膜代替固態離子交換膜,其實驗模型就是用半透玻璃紙將液膜溶液包製成薄層狀的隔板,然後裝入電滲析器中運行。利用萃取劑作液膜電滲析的液態膜,可能為濃縮和提取貴金屬、重金屬、稀有金屬等找到高效的分離方法,因為尋找對某種形式離子具有特殊選擇性的膜與提高電滲析的提取效率有關。提高電滲析的分離效率,直接與液膜結合起來是很有發展前途的。例如,固體離子交換膜對鉑族金屬(鋨、釕等)的鹽溶液進行電滲析時,會在膜上形成金屬二氧化物沉澱,這將引起膜的過早損耗,並破壞整個工藝過程,應用液膜則無此弊端。

電滲析水處理方法3填充床電滲析(EDI)

填充床電滲析(EDI)是將電滲析與離子交換法結合起來的一種新型水處理方法,它的最大特點是利用水解離產生的H+和OH-自動再生填充在電滲析器淡水室中的混床離子交換樹脂,從而實現了持續深度脫鹽。

電滲析水處理方法4雙極性膜電滲析

雙極膜是一種新型離子交換復合膜,它一般由層壓在一起的陽離子交換膜組成,通過膜的水分子即刻分解成H+和OH-,可作為H+和OH-的供應源。雙極性膜電滲析突出的優點是過程簡單,能效高,廢物排放少。目前雙極性膜電滲析工藝的主要應用領域在酸鹼制備。例如,用雙極性膜和陽膜配成的二室膜可以實現有機酸鹽(葡萄糖酸鈉、古龍酸鈉等)的轉化,同時得到鹼(NaOH),但濃度(酸最大濃度2mol•L-1,鹼最大濃度6mol•L-1)和純度兩方面都受到限制。現在開發的應用領域還有廢氣脫硫、離子交換樹脂再生、鉀鈉的無機過程等。

電滲析水處理方法5無極水電滲析

無極水電滲析是傳統電滲析的一種改進形式,它的主要特點是除去了傳統電滲析的極室和極水。例如在裝置的電極緊貼一層或多層離子交換膜,它們在電氣上都是相互聯接的,這樣既可以防止金屬離子進入離子交換膜,同時又防止極板結垢,延長電極的使用壽命。