濃差極化是指分離過程中，料液中的溶液在壓力驅動下透過膜，溶質(離子或不同分子量溶質)被截留，在膜與本體溶液界面或臨近膜界面區域濃度越來越高;在濃度梯度作用下，溶質又會由膜面向本體溶液擴散，形成邊界層，使流體阻力與局部滲透壓增加，從而導致溶劑透過通量下降。
基本介紹
- 中文名：濃差極化
- 外文名：concentration polarization
- 類型：物理作業
- 變化：溶液濃度變化
- 屬於：可逆過程
- 因素：產水通量等
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簡介
濃差極化是指分離過程中，料液中的溶液在壓力驅動下透過膜，溶質(離子或不同分子量溶質)被截留，在膜與本體溶液界面或臨近膜界面區域濃度越來越高；在濃度梯度作用下，溶質又會由膜面向本體溶液擴散，形成邊界層，使流體阻力與局部滲透壓增加，從而導致溶劑透過通量下降。
現象
① 膜分離過程中的一種現象，會降低透水率，是一個可逆過程。是指在超濾過程中，由於水透過膜而使膜表面的溶質濃度增加，在濃度梯度作用下，溶質與水以相反方向向本體溶液擴散，在達到平衡狀態時，膜表面形成一溶質濃度分布邊界層，它對水的透過起著阻礙作用。
膜分離過程中的濃差極化
概念
濃差極化會使實際的產水通量和脫鹽率低於理論估算值。濃差極化效應如下：
膜表面上的滲透壓比本體溶液中高，從而降低NDP；
降低水通量（Qw）；
增加透鹽量（Qs）；
增加難溶鹽的濃度，超過其溶度積並結垢。濃差極化因子（β）被定義為膜表面鹽濃度（Cs）與本體溶液鹽濃度（Cb）的比值：
濃差極化
濃差極化相關參數
那么哪些參數會影響濃差極化因子（β）呢？通常產水通量的增加會增加邊界層的鹽濃度，從而增加Cs；而給水流量的增加會增大膜表面流速，削減邊界層的厚度。因此 β 值與產水流量（Qp）成正比，與平均進水流量（Qfavg）成反比：式中：Kp —— 比例常數，其值取決於反滲透系統的構成方式。平均進水流量採用進水量和濃縮液流量的算術平均值，β 值可以進一步表達為膜元件透過液回收率的函式：美國海德能公司推薦的一級反滲透系統濃差極化因子極限值為1.20，對於一支40英寸長的膜元件來說，大約相當於18 %的回收率。對於雙級反滲透系統的第二級，由於其進水含鹽量已經顯著降低，因此其 β 值可以適當放寬到1.40，在某些情況下可以容忍到1.70。
研究濃差極化
研究濃差極化電解過程中的濃差極化
濃差極化(concentration polarization)
濃差極化
濃差極化因電解槽中電極界面層溶液離子濃度與本體溶液濃度不同而引起電極電位偏離平衡電位的現象。是電極極化的一種基本形式。
電解過程中溶液在電解槽內出現的這種濃度差異，是由於液相傳質即，通過界面層溶液的擴散速度跟不上電解速度引起的。結果，當電極反應在一定電流密度下達到穩定後，陰極界面層溶液的濃度必低於本體溶液；而在陽極，例如可溶陽極，界面層溶液的濃度必高於本體溶液。根據能斯特(w．Nernst)電位方程，這兩種情況都要導致電極電位偏離按本體溶液濃度計的平衡電位：陰極電勢變小(向負方向移動)，陽極電勢變大(向正方向移動)，即發生了電極的濃差極化。
濃差極化隨電流密度增加而增大。濃差極化是大電流密度下產生的主要極化形式。濃差極化的大小用濃差超電位釹￡表示，陰極濃差超電位與電流密度i的關係為：
式中i極限為正離子一到達陰極表面便被立即還原，致使界面層溶液中該離子濃度趨於零的電流密度，稱極限電流密度。極限電流密度由實驗確定，它相當於陰極極化曲線出現水平段時的電流密度。極限電流密度越大，容許的電流密度上限越大，對電解和電鍍越有利。提高電解質溶液的濃度、攪拌和加熱溶液，都能提高極限電流密度。
濃差極化對金屬電解、電鍍沒有任何好處，它使槽電壓升高，電耗增大，並使陰極沉積或鍍層質量惡化，甚至造成氫的析出和雜質金屬離子的放電。濃差極化可以通過攪拌、加熱溶液或移動電極而消除至一定限度，但由於電極表面擴散層的存在而不能完全避免。
