电渗析装置设计计算

A. 电渗析的方法特点

①可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用；
②可以用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质；
③在原理上，电渗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。
四、在电渗析过程中，也进行以下次要过程
①同名离子的迁移，离子交换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离子的浓差扩散，由于浓缩室和淡化室中的溶液中存在着浓度差，总会有少量的离子由浓缩室向淡化室扩散迁移，从而降低了渗析效率；
③水的渗透，尽管交换膜是不允许溶剂分子透过的，但是由于淡化室与浓缩室之间存在浓度差，就会使部分溶剂分子（水）向浓缩室渗透；
④水的电渗析，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水的极化电离，有时由于工作条件不良，会强迫水电离为氢离子和氢氧根离子，它们可透过交换膜进入浓缩室；
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，这些次要过程对电渗析是不利因素，但是它们都可以通过改变操作条件予以避免或控制。

B. 电渗析法的电渗析器

利用电渗析原理进行脱盐或处理废水的装置，称为电渗析器。
(1)电渗析器的构造它由膜堆、极区和压紧装置三大部分构成。
1)膜堆：其结构单元包括阳膜、隔板、阴膜，一个结构单元也叫一个膜对。一台电渗析器由许多膜对组成，这些膜对总称为膜堆。隔板常用l～2mm的硬聚氯乙烯板制成，板上开有配水孔、布水槽、流水道、集水槽和集水孔。隔板的作用是使两层膜间形成水室，构成流水通道，并起配水和集水的作用。
2)极区：极区的主要作用是给电渗析器供给直流电，将原水导入膜堆的配水孔，将淡水和浓水排出电渗析器，并通入和排出极水。极区由托板、电极、极框和弹性垫板组成。电极托板的作用是加固极板和安装进出水接管，常用厚的硬聚氯乙烯板制成。电极的作用是接通内外电路，在电渗析器内造成均匀的直流电场。阳极常用石墨、铅、铁丝涂钉等材料；阴极可用不锈钢等材料制成。极框用来在极板和膜堆之间保持一定的距离，构成极室，也是极水的通道。极框常用厚5～7mm的粗网多水道式塑料板制成。垫板起防止漏水和调整厚度不均的作用，常用橡胶或软聚氯乙烯板制成。
3)压紧装置：其作用是把极区和膜堆组成不漏水的电渗析器整体。可采用压板和螺栓拉紧，也可采用液压压紧。(2)电渗析器的组装 电渗析器的基本组装形式如图17-4所示。在实践电通常用“级”、“段”和“系列”等术语来区别各种组装形式。电渗析器内电极对的数目称为“级”，凡是设置一对电极的叫做一级，两对电极的叫二级，依此类推。电渗析器内，进水和出水方向一致的膜堆部分称为“一段”，凡是水流方向每改变一次， "段"的数目就增加l。

C. 简述什么是电渗析

渗析是属于一种自然发生的物理现象。如将两种不同含盐量的水，用一张渗透膜隔开，就会发生含盐量大的水的电介质离子穿过膜向含盐量小的水中扩散，这个现象就是渗析。这种渗析是由于含盐量浓度不同而引起的，称为浓差渗析。渗析过程与浓度差的大小有关，浓差越大，参析的过程越快，否则就越慢。因为是以浓差作为推动力的，因此，扩散速度始终是比较慢的。如果要加快这个速度，就可以在膜的两边施加一直流电场。电解质离子在电场的作用下，会迅速地通过膜，进行迁移过程，这就称为电渗析。渗析膜是用高分子材料制成的一种薄膜，上面有离子交换活性基团。膜内含有酸性活性基团的称为阳膜；如有碱性活性基团的称阴膜。从膜的结构上分，又可分为异相膜、均相膜、半均相膜三种。

D. 试分析电渗析分离法与离子交换分离法和电泳分离法的区别与联系

一类单元操作的传质为各种均匀混合物的主要理论依据。早在公元前，人们会知道从矿石，这是最早的传质应用中的分离过程的植物提取金属和药品的方法。在现代化工产业的发展过程中，质量分离过程中发挥了特别重要的作用。如：传质分离，得到氮纯氢气体混合物，氨的工业生产，能够;的原油被分离，以获得各种燃料油，润滑油和石化原料，这是基础石化;类似地，无分离和纯化，以获得高纯度的乙烯，丙烯，丁二烯，氯乙烯单体，就不可能生产出各种合成树脂，合成橡胶，纤维和合成纤维。几乎没有一个化学生产过程中不需要的原料或反应产物分离和纯化。用作传质分离装置参天塔是化工厂的最明显的迹象，并在分离过程的传质的应用不限于化学工业中，范围例如核工业用各种分离方法提取核燃料，以及治疗后的废物。它可以在现代生活中可以说，从航天飞机到海底，从生物的化学物质对环境的保护，从所述混合物分离分不开的。
通过物理和化学原理，在工业和质量分离的分离过程通常使用可分为平衡和速率分离分为两类：由单独的媒体的装置
平衡分离方法（如热，溶剂和吸附剂） ，以使所有相混合物体系的两相系统中，然后在混合物中的成分是在这两个阶段的相位平衡是不等同于根据所取得的分离的分配。根据状态可分为两个阶段：①气体（蒸汽）的液体传质过程，如蒸馏，吸收; ②液 - 液传质过程，诸如萃取; ③气（汽）固传质过程，如吸附，色层分离，分离泵参数; ④液固传质过程，如浸出，吸附，离子交换层析，分离和泵的其它参数。在这两个阶段的时候
平衡，您可以使用平衡的比例（或分配系数）文的关系，组分浓度，说：
其中yi和喜表示分两期组分i的浓度。对于命名为x和y相，根据气体或称为相汽相，萃取液萃取为y相的吸收，蒸馏的习惯。在一般情况下，平衡比取决于两相的组合物的温度和压力线的特性。 Ki和KJ的比例的两种组分的i和j平衡比称为分离因子αij：
在一些传质分离的过程中，该分离因子往往有专门的名称。例如：被称为蒸馏的相对挥发;被称为选择性提取系数。平衡一般比文价值观的分子较大，所以αij大于一。只要这两种组分的平衡比是不相等的（即αij≠1），可以通过平衡分离方法来分离，αij越大越容易分离。均衡的比例，最系统的分离系数并不大，平衡，可实现一次接触分离是非常有限的，你需要采取行动，以提高多级逆流分离。以适应各种系统和操作条件和分离的要求，以提供多种不同类型的传质设备中的相应的使用。下，在分离过程中的驱动力
率（密度差，压力差，温度差，像差量的电势）的效果，有时具有选择性渗透膜，利用各成分的扩散率，实现组间差异的分离点。原料及这些方法的加工产品通常属于相同的相位，只在该组合物的差异。的分离方法的速率可分为：①膜分离，如超滤，反渗透，渗析和电渗析。 ②场分离，如电泳，热扩散，超速离心分离。
差分分离膜分离和场：前者与分离两种流体的膜，后者不被挪用。不同类型的分离过程率，分别使用不同的设备和不同的方法来设计的计算和操作控制。
Outlook和质量分离过程蒸馏，吸附，萃取，有些单位已与经营的非常广泛的悠久历史，并进行了大量的研究，积累了丰富的运作经验和信息。但是，进一步研究这些过程的机理和传质规律，高效传质设备，研究开发和掌握他们的放大规律，改进和其他设备的设计计算方法，仍然有许多工作要做。能耗和大规模分离过程，并且常常构成了单位能耗的主要部分，因此降低了能源消耗和质量分离的过程中，引起了普遍的关注。膜分离是一个新的领域，一类分离，稀溶液处理的分离，生化产品，节约能源，不污染产品，已显示出其优越性。研究和开发新的分离方法的开发，在组合使用，以提高工作效率，以及利用化学反应的要被分离的各种分离方法，是非常值得关注的发展方向。

E. 影响电渗析过程中的产水水质的性能指标有哪些

电渗析（ED）是在直流电场作用下，利用荷电离子膜的反离子迁移原理从水溶液和其他不带电组分中分离带电离子的膜过程，是一个以电位差为推动力的膜分离过程。在电渗析器内设置多组交替排列的阴、阳离子交换膜，在直流电场作用下，阳离子穿过阳膜向负极方向运动；阴离子穿过阴膜向正极方向运动。这样就形成了去除水中离子的淡水室和浓缩离子的浓水室，将浓水排放，得到的淡水即为去盐水。这一过程就是电渗析除盐的原理。 电渗析技术的特点：
（1）过程无相变，仅用电能来迁移水中的离子，在一定的含盐量条件下，电渗析被认为是能耗较少的技术；
（2）工艺过程洁净，剂耗量少，污染环境小；
（3）装置设计与系统应用灵活，操作维修方便；
（4）原水回收率较高，一般能达到65～80%；
（5）预处理简便，设备经久耐用。
电渗析技术应用领域：
（1）水处理工程：苦咸水除盐；
（2）电力工业：锅炉补给水制备；
（3）制行业：物的除盐提纯；
（4）食品工业：果汁的除盐，乳清的除盐；
（5）废水处理工程：工业废水处理，提取有价值成分。

F. 画图并说明电渗析的原理及过程

机械工程的工作对象是动态的机械，它的工作情况会发生很大的变化。这种变化有时是随机而不可预见；实际应用的材料也不完全均匀，可能存有各种缺陷；加工精度有一定的偏差等等。

与以静态结构为工作对象的土木工程相比，机械工程中各种问题更难以用理论精确解决。因此，早期的机械工程只运用简单的理论概念，结合实践经验进行工作。设计计算多依靠经验公式；为保证安全，都偏于保守，结果制成的机械笨重而庞大、成本高、生产率低、能量消耗很大。

从18世纪起，新理论的不断诞生，以及数学方法的发展，使设计计算的精确度不断的提高。进入20世纪，出现各种

G. “电渗析法淡化海水”是什么原理

原理：电渗析器中交替排列着许多阳膜和阴膜，分隔成小水室。当原水进入这些小室时，在直流电场的作用下，溶液中的离子就作定向迁移。

阳膜只允许阳离子通过而把阴离子截留下来；阴膜只允许阴离子通过而把阳离子截留下来。结果使这些小室的一部分变成含离子很少的淡水室，出水称为淡水。

而与淡水室相邻的小室则变成聚集大量离子的浓水室，出水称为浓水。从而使离子得到了分离和浓缩，水便得到了净化。

(7)电渗析装置设计计算扩展阅读

现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法、以及碳酸铵离子交换法，目前应用反渗透膜法及蒸馏法是市场中的主流。

海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。 是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，水质好、价格渐趋合理，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。 从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。

海水淡化主要是为了提供饮用水和农业用水，有时食用盐也会作为副产品被生产出来。海水淡化在中东地区很流行，在某些岛屿和船只上也被使用。

H. 简答题!！电渗析的基本原理!！！急！

一、电渗析的工作原理

电渗析是在直流电场作用下，溶液中的带电离子选择性地通过

离子交换膜的过程。主要用于溶液中电解质的分离。图7-1是电渗析工作原理示意图。 流程说明:在淡化室中通入含盐水，接上电源，溶液中带正电荷的阳离子，在电场的作用下，向阴极方向移动到阳膜，受到膜上带负电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入右侧的浓缩室。带负电荷的阴离子，向阳极方向移动到阴膜，受到膜上带正电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入左侧的浓缩室。淡化室盐水中的氯化钠被不断除去，得到淡水，氯化钠在浓缩室中浓集。

图7-1 电渗析工作原理示意图

-2所示的其它迁移过程: 电渗析过程除我们希望的反离子迁移外，还可能发生如图7

(1) 同名离子迁移

同名离子指与膜的固定活性基所带电荷相同的离子。根据唐南(Donnan)平衡理论，离子交换膜的选择透过性不可能达到100,，再加上膜外溶液浓度过高的影响，在阳膜中也会进入个别阴离子，阴膜中也会进入个别阳离子，从而发生同名离子迁移。 (2) 电解质的浓差扩散

也称为渗析，指电解质离子透过膜的现象。由于膜两侧溶液浓度不同，受浓度差的推动作用，电解质由浓水室向淡水室扩散，其扩散速度随两室浓度差的提高而增加。(3) 水的渗透

淡水室的水，由于渗透压的作用向浓缩室渗透，渗透量随浓度差的提高而增加。



(4) 水的电渗透

反离子和同名离子，实际上都是水合离子，由于离子的水合作

用，在反离子和同名离子迁移的同时，将携带一定数量的水分子迁移。

(5) 压差渗漏

溶液透过膜的现象。当膜的两侧存在压差时，溶液由压力大的一侧向压力小的一侧渗漏。因此在操作中，应使膜两侧压力趋向平衡，以减小压差渗漏损失。

(6) 水的解离

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也称为极化。是指在一定电压作用下，溶液中离子未能及时补充到膜表面时，膜表面

——++的水分子解离成H和OH的现象。当中性的水解离成H和OH以后，它们会透过膜发生

迁移，从而扰乱浓、淡水流的中性性质。这是电渗析装置的非正常运行方式，应尽力避免。

I. 电渗析水处理

电渗析是什么？

EDI，又称连续电除盐技术，它是将传统电渗析技术和离子交换技术相结合专，在电场力的属作用下，通过阳、阴离子膜对阳、阴离子的选择透过性作用以及离子交换树脂对水中离子的交换作用，使水中离子作定向迁移，从而实现水的深度净化除盐。水电解产生的氢离子和氢氧根离子对树脂进行连续再生，因此EDI模块制水过程不需要酸碱化学再生即可连续制取高品质超纯水。

EDI模块有哪些特点？

1、产水稳定安全，可以进行随时监测保证水质是一直合格的。

2、系统自动化程度高，操作控制简单方便，可以无人化生产，减少了劳动力。

3、连续稳定产水，再生时不需要对设备停机，更加方便快捷。

4、无污染，在生时不需要对其投加化学试剂，因此减少了对环境的污染。

5、成本低。设备经过合理的设计，运行稳定并有效节约了成本。

6、装置结构紧凑减少了占地面积，节省了空间，间接的减少了运行成本。

7、原水利用率高，几乎没有废水的排放。

J. 电渗析法制水原理

莱特.莱德 电渗析器由隔板、离子交换膜、电极、夹紧装置等主要部件组成。离子交换膜对不同电荷的离子具有选择透过性。阳膜只允许通过阳离子,阻止阴离子通过,阴膜只允许通过阴离子,阻止阳离子通过。在外加直流电场的作用下,水中离子作定向迁移。由于电渗析器是由多层隔室组成,故淡室中阴阳离子迁移到相邻的浓室中去,从而使含盐水淡化。在食品及医药工业,电渗析可用于从有机溶液中去除电解质离子,在乳清脱盐、糖类脱盐和氨基酸精制中应用得都比较成功。

电渗析水处理方法1倒极电渗析(EDR)

倒极电渗析就是根据ED原理,每隔一定时间(一般为15～20min),正负电极极性相互倒换,能自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢,以确保离子交换膜工作效率的长期稳定及淡水的水质水量。在20世纪80年代后期,倒极电渗析器的使用,大大提高了电渗析操作电流和水回收率,延长了运行周期。EDR在废水处理方面尤其有独到之处,其浓水循环、水回收率最高可达95%。

电渗析水处理方法2液膜电渗析(EDLM)

液膜电渗析是用具有相同功能的液态膜代替固态离子交换膜,其实验模型就是用半透玻璃纸将液膜溶液包制成薄层状的隔板,然后装入电渗析器中运行。利用萃取剂作液膜电渗析的液态膜,可能为浓缩和提取贵金属、重金属、稀有金属等找到高效的分离方法,因为寻找对某种形式离子具有特殊选择性的膜与提高电渗析的提取效率有关。提高电渗析的分离效率,直接与液膜结合起来是很有发展前途的。例如,固体离子交换膜对铂族金属(锇、钌等)的盐溶液进行电渗析时,会在膜上形成金属二氧化物沉淀,这将引起膜的过早损耗,并破坏整个工艺过程,应用液膜则无此弊端。

电渗析水处理方法3填充床电渗析(EDI)

填充床电渗析(EDI)是将电渗析与离子交换法结合起来的一种新型水处理方法,它的最大特点是利用水解离产生的H+和OH-自动再生填充在电渗析器淡水室中的混床离子交换树脂,从而实现了持续深度脱盐。

电渗析水处理方法4双极性膜电渗析

双极膜是一种新型离子交换复合膜,它一般由层压在一起的阳离子交换膜组成,通过膜的水分子即刻分解成H+和OH-,可作为H+和OH-的供应源。双极性膜电渗析突出的优点是过程简单,能效高,废物排放少。目前双极性膜电渗析工艺的主要应用领域在酸碱制备。例如,用双极性膜和阳膜配成的二室膜可以实现有机酸盐(葡萄糖酸钠、古龙酸钠等)的转化,同时得到碱(NaOH),但浓度(酸最大浓度2mol•L-1,碱最大浓度6mol•L-1)和纯度两方面都受到限制。现在开发的应用领域还有废气脱硫、离子交换树脂再生、钾钠的无机过程等。

电渗析水处理方法5无极水电渗析

无极水电渗析是传统电渗析的一种改进形式,它的主要特点是除去了传统电渗析的极室和极水。例如在装置的电极紧贴一层或多层离子交换膜,它们在电气上都是相互联接的,这样既可以防止金属离子进入离子交换膜,同时又防止极板结垢,延长电极的使用寿命。