電滲析

利用半透膜的選擇透過性來分離不同的溶質粒子（如離子）的方法稱為滲析。在電場作用下進行滲析時，溶液中的帶電的溶質粒子（如離子）通過膜而遷移的現象稱為電滲析。利用電滲析進行提純和分離物質的技術稱為電滲析法，它是20世紀50年代發展起來的一種新技術，最初用於海水淡化，現在廣泛用於化工、輕工、冶金、造紙、醫藥工業，尤以製備純水和在環境保護中處理三廢最受重視，例如用於酸鹼回收、電鍍廢液處理以及從工業廢水中回收有用物質等。

基本介紹

• 中文名：電滲析
• 外文名：electroosmosis
• 利用材質：半透膜的選擇透過性
• 對象：溶質粒子
• 廣泛用於：化工、輕工、冶金等
• 特點：價格便宜等

簡介

電滲析過程是電化學過程和滲析擴散過程的結合；在外加直流電場的驅動下，利用離子交換膜的選擇透過性(即陽離子可以透過陽離子交換膜，陰離子可以透過陰離子交換膜)，陰、陽離子分別向陽極和陰極移動。離子遷移過程中，若膜的固定電荷與離子的電荷相反，則離子可以通過；如果它們的電荷相同，則離子被排斥，從而實現溶液淡化、濃縮、精製或純化等目的。

電滲析與近年引進的另一種膜分離技術反滲透相比，它的價格便宜，但脫鹽率低。當

前國產離子交換膜質量亦很穩定，運行管理也很方便。

電滲析

原理

電滲析使用的半滲透膜其實是一種離子交換膜。這種離子交換膜按離子的電荷性質可分為陽離子交換膜(陽膜)和陰離子交換膜(陰膜)兩種。在電解質水溶液中，陽膜允許陽離子透過而排斥阻擋陰離子，陰膜允許陰離子透過而排斥阻擋陽離子，這就是離子交換膜的選擇透過性。在電滲析過程中，離子交換膜不像離子交換樹脂那樣與水溶液中的某種離子發生交換，而只是對不同電性的離子起到選擇性透過作用，即離子交換膜不需再生。電滲析工藝的電極和膜組成的隔室稱為極室，其中發生的電化學反應與普通的電極反應相同。陽極室內發生氧化反應，陽極水呈酸性，陽極本身容易被腐蝕。陰極室內發生還原反應，陰極水呈鹼性，陰極上容易結垢。

實際套用

電滲析是膜分離過程中較為成熟的一項技術，已廣泛地套用於苦鹹水脫鹽，是世界上某些地區生產淡水的主要方法。由於新開發的荷電膜具有更高的選擇性、更低的膜電阻、更好的熱穩定性相化學穩定性以及更高的機械強度、使電滲析過程不僅限於套用在脫鹽方面，而且在食品、醫藥及化學工業中，電滲析過程還有許多其他的工業套用，如工業廢水的處理，主要包括從酸液清洗金屬表面所形成的廢液中回收酸和金屬；從電鍍廢水中回收重金屬離子；從合成纖維廢水中回收硫酸鹽；從紙漿廢液中回收亞硫酸鹽等。用於食品工業中，如牛奶脫鹽制嬰兒奶粉；用於化學工業分離離子性物質與非離子性物質；在臨床治療中電滲析可作為人工腎使用等。

自動控制頻繁倒極電滲析（EDR），運行管理更加方便。原水利用率可達80%，一般原水回收率 在45-70%之間。電滲析主要用於水的初級脫鹽，脫鹽率在45-90%之間。它廣泛被用於海水與苦鹹水淡化；製備純水時的初級脫鹽以及鍋爐、動力設備給水的脫鹽軟化等。

實質上，電滲析可以說是一種除鹽技術，因為各種不同的水（包括天然水、自來水、工業廢水）中都有一定量的鹽分，而組成這些鹽的陰、陽離子在直流電場的作用下會分別向相反方向的電極移動。如果在一個電滲析器中插入陰、陽離子交換膜各一個，由於離子交換膜具有選擇透過性，即陽離子交換膜只允許陽離子自由通過，陰離子交換膜只允許陰離子以通過，這樣在兩個膜的中間隔室中，鹽的濃度就會因為離子的定向遷移而降低，而靠近電極的兩個隔室則分別為陰、陽離子的濃縮室，最後在中間的淡化室內達到脫鹽的目的。

實際套用中，一台電滲析器並非由一對陰、陽離子交換膜所組成（因為這樣做效率很低），而是採用一百對，甚至幾百對交換膜，因而大大提高效率。

電滲析設備

套用範圍

目前電滲析器套用範圍廣泛，它在水的淡化除鹽、海水濃縮製鹽精製乳製品，果汁脫酸精和提純，製取化工產品等方面,還可以用於食品，輕工等行業製取純水、電子、醫藥等工業製取高純水的前處理。鍋爐給水的初級軟化脫鹽，將苦鹹水淡化為飲用水。

電滲析器適用於電子、醫藥、化工、火力發電、食品、啤酒、飲料、印染及塗裝等行業的給水處理。也可用於物料的濃縮、提純、分離等物理化學過程。

電滲析還可以用於廢水、廢液的處理與貴重金屬的回收，如從電鍍廢液中回收鎳。

基本性能

（1）操作壓力 0.5─3.0kg /cm2 左右

（2）操作電壓、電流100─250V，1─3A

（3）本體耗電量每噸淡水約0.2─2.0度

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，儘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。