分離膜與膜分離組ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-05-06 08:35本頁(yè)面
【正文】 室 淡化室 淡化室 濃縮室 濃縮室 濃縮室 電解質(zhì)溶液 52 ? 直流電場(chǎng)下陰陽(yáng)離子的定向遷移； ? 離子交換膜的選擇滲透性。 在正負(fù)兩電極之間交替地平行放置陽(yáng)離子和陰離子交換膜，依次構(gòu)成濃縮室和淡化室。 陽(yáng)離子在直流電場(chǎng)作用下定向遷移，通過(guò)陽(yáng)膜而被陰膜阻擋；相反，陰離子通過(guò)陰膜而被陽(yáng)膜阻擋。結(jié)果是濃縮室離子濃度增加，淡化室離子濃度下降。 1. 電滲析過(guò)程的基本條件： 53 2. 電滲析過(guò)程中的遷移過(guò)程 54 3. 電滲析中的電化學(xué)過(guò)程 （ 1） 陽(yáng)極 H2O = H+ + OH 2OH – 2e → 1/2O2 + H2O Cl – e → 1/2Cl2 H+ + Cl → HCl （ 2） 陰極 H2O = H+ + OH 2H＋ ＋ 2e → H2 Na+ + OH = NaOH ?電化學(xué)反應(yīng) 55 電化學(xué)反應(yīng)結(jié)果 ： 陽(yáng)極呈酸性，對(duì)電極產(chǎn)生腐蝕； 陰極呈堿性，易與 Ca2+、 Mg2+生成沉淀。 電極電位： 需大于平衡電極電位，兩者之差為過(guò)電位； ?膜電位 ?電阻 由膜兩側(cè)濃差產(chǎn)生，與反離子遷移方向相反； 溶液電阻（極室 ,濃縮室 ,淡化室）和膜電阻； 56 電滲析過(guò)程所需電壓 為電極電位，膜電位，克服各種電阻所需電壓之和 ； ?電流 電壓隨電流大小而異。 電流增加使離子遷移量增加，同時(shí)克服各種 電阻所需電壓增加，電耗增加 ； 電極反應(yīng)消耗電能與膜對(duì)數(shù)量無(wú)關(guān)，所以為 了降低能耗，一般采用多膜對(duì)串聯(lián)結(jié)構(gòu)。 57 4. 濃差極化 電滲析器運(yùn)行時(shí)，在直流電場(chǎng)作用下，離子做 定向遷移，傳遞一定電荷。根據(jù)膜的選擇透過(guò)性， 反離子在膜中的遷移速度比在溶液中快， 當(dāng)操作電 流密度增大到一定程度時(shí)，離子遷移被強(qiáng)化，主體 溶液內(nèi)的離子不能迅速補(bǔ)充到膜的界面，使膜界面 內(nèi)反離子濃度趨于零，從而迫使水分子電離產(chǎn)生 H＋ 和 OH－ 來(lái)負(fù)載電流 ， 這種現(xiàn)象稱(chēng)為電滲析過(guò)程的 濃 差極化現(xiàn)象 。 58 極限電流密度 （膜界面內(nèi)反離子濃度趨近于零）： Z陽(yáng)離子 A價(jià)數(shù)； F－法拉第常數(shù)； DA－ A離子擴(kuò)散系數(shù)； C0－溶液主體 A濃度； δ－ 濃度邊界層厚度 ； tm 膜內(nèi) A離 子遷移數(shù)； tb 溶液中 A離子遷移數(shù)； 實(shí)際操作電流應(yīng)在極限電流密度以下！ 濃差極化現(xiàn)象可發(fā)生在陽(yáng)極和陰極兩側(cè)。 ? ?bmAttCz F Di???0lim59 影響濃差極化的主要因素 ? 離子性質(zhì)與膜的性質(zhì)； Z 、 DA 、 tm 、 tb； ? 溶液的濃度 C0，濃度低， ilim小； ? 離子的分子擴(kuò)散系數(shù)， DA大， ilim大， 因此溫度高， DA大，對(duì)避免濃差極化有利； ? 邊界層的厚度 δ，邊界層厚度對(duì) ilim的影響很大， δ小， ilim大，不易產(chǎn)生濃差極化。 電滲析器中膜對(duì)均為平行板式，根據(jù)流體在平行板間的流動(dòng)機(jī)理可知， δ 與溶液流速、膜間流道間距以及溶液粘度等因素有關(guān)。流速高，間距小，粘度低， δ 小， ilim大，有利于減輕濃差極化的影響。 60 濃差極化對(duì)電滲析的不利影響 ?將引起很高的極化電位； ?易在膜面上形成 CaCO Mg(OH)2等沉淀； ?濃差極化使水離解，產(chǎn)生的 H＋ 和 OH代替反離子 傳遞部分電流，使電流效率降低； ?引起溶液電阻、膜電阻以及膜電位增加，使操作 電壓增加，電耗增大。在電壓一定的條件下，電 流密度將下降，使水的脫鹽率下降或產(chǎn)水量降低。 此外，濃差極化引起溶液 PH值的變化，將使離子 交換膜受到腐蝕而影響其使用壽命。 61 濃差極化的防治措施 ? 嚴(yán)格控制操作電流，使其低于極限電流密度； ? 提高淡化室兩側(cè)離子的傳遞速率； ? 定期清洗沉淀或采用防垢劑和倒換電極等措施 來(lái)消除沉淀，或進(jìn)行預(yù)處理； ? 提高溫度可以減小溶液粘度，減薄滯流層厚度， 提高離子擴(kuò)散系數(shù)，有利于減輕極化的影響， 使電滲析有可能在較高的電流密度下操作。 高溫電滲析 (一般為 80℃ 左右 )是電滲析的一個(gè) 發(fā)展方向。
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