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電滲析海水淡化原理

來源:      日期:2021/6/9 16:18:38

在電滲析設備中,有許多陽性膜和會陰膜交替排列,分隔成小水室。當原水進入這些小室時,溶液中的離子就會定向遷移。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:在直流電場的作用下,水中的離子可以通過半透膜。初始慣性半透膜電滲析法主要用于凈化溶膠,電流效率很低。20世紀50年代初,由于選擇性離子交換膜的引入,使電滲析海水或微咸水脫鹽成為可能。用于海水淡化的選擇性離子交換膜有兩種:(1)陽膜,它只允許陽離子透過陽離子交換膜;(2)陰膜,它只允許陰離子通過陰離子交換膜。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。

當海水通過電滲透裝置時,陰離子透過陰膜向陽極方向遷移,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。

用于電滲析脫鹽的半透膜不僅需要低阻、高選擇性、大交換容量和小的水電滲透,而且還需要一定的機械強度、恒定尺寸和高化學穩定性。

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。

高溫電滲析可明顯增加極限電流,防止極化沉淀,降低能耗。例如,75℃時的極限電流是25℃時的2.5倍,而在25℃時的功耗僅為50%。

電滲析脫鹽是電場中離子遷移的結果。用于高含鹽量海水淡化時,單位產量耗電量大且不經濟,主要用于咸水淡化,或與離子交換技術相結合生產工業純水,很少單獨用于高鹽海水淡化。

杭州匠容道環境科技有限公司秉承著“以匠工之心,容百家之長,傳技術之道”的經營理念,一直致力于為工業廢水的零排放提供技術支持、技術創新以及技術服務。公司自主研發了基于離子選擇性電滲析技術的脫硫廢水零排放系統及工藝,工業濃鹽水零排放軟化預處理系統及工藝以及脫硫廢水軟化預處理設備及其處理方法等技術,并成功申請了多項技術專利。公司成立以來發展快速平穩,2019年度認定杭州市高新技術企業、浙江省中小型科技企業、國家高新技術企業,同年被評為錢塘新區“雛鷹企業”,2020年度認定錢塘新區“雨燕企業”。


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