电渗析技术PPT课件
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我国电渗析水质除盐技术在工业生产上得到了 广泛的应用。
电渗析主要用在如化工、医药、电力、电子、 轻工、饮料、纺织、印染、锅炉、化学分析等。
工业生产中大多以自来水为原水。利用电渗析 可以直接制取除盐水。
在需要纯水的场合，电渗析可以作为离子交换 的预处理手段。无论采用哪种方式．电渗析除 盐均可取得降低制水成本、减轻污染的效果。
第三节 电渗析法海水淡化技术
.本节主要内容： 一、概述 二、电渗析过程原理 三、基本理论 四、电渗析过程中的传递现象 五、浓差极化现象 六、电渗析海水淡化的操作技术
1
一、概述 1. 发展概况
萌芽于20世纪初，直到1940年才出现了具有实用价 值的多隔室电渗析器。1950年w．Juda试制出具有高 选择透过性能的阴离子交换膜和阳离子交换膜，从 而奠定了电渗析技术的实用基础。
10
电渗析分离原理
料
液
阴极
阳极
阴离子交换膜 盐水
淡水 盐水
阳离子交换膜
11
原理图示：
咸水（Na+ Cl-)
阴
阳
Na+
Na+
Na+
＋
Na+ Cl-
Na+
ClCl-
Cl-
Cl-
阳极水 浓缩水
－
阴极水 阳极水
12
电渗析的流程
（1）电渗析器的构成： 膜堆、极区和夹紧装置
（2）电渗析器的组装方式
14
膜法制碱原理图示：
淡化成500mg/L的淡水最经济； (2) 系统应用灵活，操作维修方便。根据不同条件要求，可以灵活
地采用不同形式的系统设计，并联可增加产水量，串联可提高脱 盐率，循环或部分循环可缩短工艺流程。 在运行过程中，控制电压、电流、浓度、流量、压力与温度几个 主要参数，可保证稳定运行； (3)不污染环境； (4)使用寿命长。膜一般可用3—5年，电极可用7—8年，隔板可 用15年左右； (5)原水回收率高；海水、高浓度苦咸水原水回收率可达60％以 上。一般苦咸水回收率可达65％－80％。
电渗析海水淡化站并不普遍，主要原因是海水的含盐 量过高，消耗的电能大。
1974年日本旭化成公司在山口县野岛建成一座电渗析 海水淡化站，淡水产量为120m3/d。
1977年美国高温电渗析开始在现场进行海水淡化试验， 淡水产量为379m 3/d。
3
发展前景
电渗析有如下五个方面的特点： (1) 耗电低，经济效益显著。实践证明将2000－5000mg/L的苦咸水
三室式：
NaCl
盐 水 精 制
Cl2
H2
Cl
+
－
Na
阴
阳
NaOH
15
三、基本理论
（1）.Sollner双电层理论 以阳离子交换膜为例，当离子交换膜浸入电解质
溶液中，膜中的活性基团在溶剂水的作用下发生解离 产生反离子，并进入水溶液。
膜上活性基团在电离后带有电荷，以致在膜表面 附近，电解质溶液中带相反电荷（可交换）的离子形 成双电层，如下页图所示。
1952年2月，美国首次将电渗析咸水淡化器的样 机公开展出。同年，美围、英国均研制出实用的离 子交换膜并于1954年正式用于淡化苦咸水制取饮用 水和工业用水的生产实践。
1959年苏联开始研究和推广应用电渗析技术。日本 引进电渗析技术后，首先并且主要用于海水浓缩制 盐。
2
2.主要用途
主要是咸水淡化，可将含盐量为6000mg／L的咸水淡化 成含盐量为500mg/L的饮用水和工业用水。
1981年国家海洋局第二海洋研究所等单位，在我国西 沙群岛的永兴岛上建立了我国规模最大的电渗析海水 谈化站，将海水淡化成饮用水。产水量为200m3／d。
我国电渗析器单台产淡水量可达50m3／d。制造电渗析 淡化器的工厂有20多个。
现有电渗析淡化器估计有5000多台。淡水产量在 1000m3／d以上的电渗淡化站有数十个。
9
二、电渗析过程原理
在物理化学中，将溶质透过膜的观象称 为“渗析”，将溶剂透过膜的现象称为“渗 透”。对电解质的水溶液来说，溶质是离子， 溶剂是水。在电场的作用下，溶液中的离子透 过膜进行的迁移可以称为“电渗析”。
电渗析是指在直流电场作用下，溶液中的 荷电离子选择性地定向迁移透过离子交换膜并 得以去除的一种膜分离技术（见下图）。
8
电渗析适用范围
用途
海水淡化
苦咸水淡 化 深度除盐 水的软化
纯水制取
废水的回 收与利用
单位
除盐范围 起始
含盐量 mg/L
35000
终止 500
成品水的直流 耗电量
（KWh/m3）
说明
15—17
规模较小时（如500m3/d以下） 建设时间短，投资少， 方便易行。
含盐量
5000
500
mg/L
1—5
淡化到饮用水比较经济。
4
3.电渗析技术的发展特点
采用电渗析法进行海水深度除盐，制取含盐量约为 500mg/L的初级纯水。电渗析法和离子交换法联合应用， 制取高纯度水。 电渗析谈化水站向自动化、电子计算机控制的无人操 作方向发展。 为了降低海水淡化的能量消耗，研究高温电渗析和 中温电渗析。研究利用太阳能加热海水和太阳能发电。 此外，也利用风力发电机取得廉价电能。 离子交换膜可称为电渗析器的心脏。研制各种性能的 离子交换膜就可以扩展电渗析的应用领域。
5
4. 我国发展概况
我国1957年开始研制离子交换膜。最早研制成功了牛 皮纸膜和羊皮纸膜。
1966年聚乙烯异相膜在上海化工厂投产。成为我国第 一代具有实用性的商品膜，并且使用至今。年总产量 已超过20万m2。
我国第1台小型实用化的电渗析谈化器是在1964年由解 放军海军医学科学研究所研制成功的。1
含盐量
500
10
mg/L
＜1
将饮用水除盐到相当与蒸馏
水的初级纯水比较经济。
硬度， mg/L
（以CaCO3 计）
电阻率 Ω，cm
500 100×104
＜20 ＜5×106
含盐量
5000
500
mg/L
＜1
在除盐过程中同时去除硬度。
1—2 1—5
采用树脂电渗析方法或采用 电渗析—混合床离子交 换工艺。
用于废水二级处理后的除盐。
1969年在北京化工厂内建立了我国最早的工业用水淡 化站。该站将地下水经电渗析和离子交换，制成化学 试剂用的高纯度水。100m3／d以上，供水至今。
可以认为1970年标志着我国电渗析技术进入了生产实 用的成熟阶段。
6
1978年郑州铁路局商丘电渗析淡化站建成投产。由地 下苦咸水制取蒸汽机车锅炉用水。产水量为1200m3／d 以上。1982年商丘西站建成电渗析淡化站，产水量为 2400m3／d。
我国电渗析水质除盐技术在工业生产上得到了 广泛的应用。
电渗析主要用在如化工、医药、电力、电子、 轻工、饮料、纺织、印染、锅炉、化学分析等。
工业生产中大多以自来水为原水。利用电渗析 可以直接制取除盐水。
在需要纯水的场合，电渗析可以作为离子交换 的预处理手段。无论采用哪种方式．电渗析除 盐均可取得降低制水成本、减轻污染的效果。
第三节 电渗析法海水淡化技术
.本节主要内容： 一、概述 二、电渗析过程原理 三、基本理论 四、电渗析过程中的传递现象 五、浓差极化现象 六、电渗析海水淡化的操作技术
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一、概述 1. 发展概况
萌芽于20世纪初，直到1940年才出现了具有实用价 值的多隔室电渗析器。1950年w．Juda试制出具有高 选择透过性能的阴离子交换膜和阳离子交换膜，从 而奠定了电渗析技术的实用基础。
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电渗析分离原理
料
液
阴极
阳极
阴离子交换膜 盐水
淡水 盐水
阳离子交换膜
11
原理图示：
咸水（Na+ Cl-)
阴
阳
Na+
Na+
Na+
＋
Na+ Cl-
Na+
ClCl-
Cl-
Cl-
阳极水 浓缩水
－
阴极水 阳极水
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电渗析的流程
（1）电渗析器的构成： 膜堆、极区和夹紧装置
（2）电渗析器的组装方式
14
膜法制碱原理图示：
淡化成500mg/L的淡水最经济； (2) 系统应用灵活，操作维修方便。根据不同条件要求，可以灵活
地采用不同形式的系统设计，并联可增加产水量，串联可提高脱 盐率，循环或部分循环可缩短工艺流程。 在运行过程中，控制电压、电流、浓度、流量、压力与温度几个 主要参数，可保证稳定运行； (3)不污染环境； (4)使用寿命长。膜一般可用3—5年，电极可用7—8年，隔板可 用15年左右； (5)原水回收率高；海水、高浓度苦咸水原水回收率可达60％以 上。一般苦咸水回收率可达65％－80％。
电渗析海水淡化站并不普遍，主要原因是海水的含盐 量过高，消耗的电能大。
1974年日本旭化成公司在山口县野岛建成一座电渗析 海水淡化站，淡水产量为120m3/d。
1977年美国高温电渗析开始在现场进行海水淡化试验， 淡水产量为379m 3/d。
3
发展前景
电渗析有如下五个方面的特点： (1) 耗电低，经济效益显著。实践证明将2000－5000mg/L的苦咸水
三室式：
NaCl
盐 水 精 制
Cl2
H2
Cl
+
－
Na
阴
阳
NaOH
15
三、基本理论
（1）.Sollner双电层理论 以阳离子交换膜为例，当离子交换膜浸入电解质
溶液中，膜中的活性基团在溶剂水的作用下发生解离 产生反离子，并进入水溶液。
膜上活性基团在电离后带有电荷，以致在膜表面 附近，电解质溶液中带相反电荷（可交换）的离子形 成双电层，如下页图所示。
1952年2月，美国首次将电渗析咸水淡化器的样 机公开展出。同年，美围、英国均研制出实用的离 子交换膜并于1954年正式用于淡化苦咸水制取饮用 水和工业用水的生产实践。
1959年苏联开始研究和推广应用电渗析技术。日本 引进电渗析技术后，首先并且主要用于海水浓缩制 盐。
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2.主要用途
主要是咸水淡化，可将含盐量为6000mg／L的咸水淡化 成含盐量为500mg/L的饮用水和工业用水。
1981年国家海洋局第二海洋研究所等单位，在我国西 沙群岛的永兴岛上建立了我国规模最大的电渗析海水 谈化站，将海水淡化成饮用水。产水量为200m3／d。
我国电渗析器单台产淡水量可达50m3／d。制造电渗析 淡化器的工厂有20多个。
现有电渗析淡化器估计有5000多台。淡水产量在 1000m3／d以上的电渗淡化站有数十个。
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二、电渗析过程原理
在物理化学中，将溶质透过膜的观象称 为“渗析”，将溶剂透过膜的现象称为“渗 透”。对电解质的水溶液来说，溶质是离子， 溶剂是水。在电场的作用下，溶液中的离子透 过膜进行的迁移可以称为“电渗析”。
电渗析是指在直流电场作用下，溶液中的 荷电离子选择性地定向迁移透过离子交换膜并 得以去除的一种膜分离技术（见下图）。
8
电渗析适用范围
用途
海水淡化
苦咸水淡 化 深度除盐 水的软化
纯水制取
废水的回 收与利用
单位
除盐范围 起始
含盐量 mg/L
35000
终止 500
成品水的直流 耗电量
（KWh/m3）
说明
15—17
规模较小时（如500m3/d以下） 建设时间短，投资少， 方便易行。
含盐量
5000
500
mg/L
1—5
淡化到饮用水比较经济。
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3.电渗析技术的发展特点
采用电渗析法进行海水深度除盐，制取含盐量约为 500mg/L的初级纯水。电渗析法和离子交换法联合应用， 制取高纯度水。 电渗析谈化水站向自动化、电子计算机控制的无人操 作方向发展。 为了降低海水淡化的能量消耗，研究高温电渗析和 中温电渗析。研究利用太阳能加热海水和太阳能发电。 此外，也利用风力发电机取得廉价电能。 离子交换膜可称为电渗析器的心脏。研制各种性能的 离子交换膜就可以扩展电渗析的应用领域。
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4. 我国发展概况
我国1957年开始研制离子交换膜。最早研制成功了牛 皮纸膜和羊皮纸膜。
1966年聚乙烯异相膜在上海化工厂投产。成为我国第 一代具有实用性的商品膜，并且使用至今。年总产量 已超过20万m2。
我国第1台小型实用化的电渗析谈化器是在1964年由解 放军海军医学科学研究所研制成功的。1
含盐量
500
10
mg/L
＜1
将饮用水除盐到相当与蒸馏
水的初级纯水比较经济。
硬度， mg/L
（以CaCO3 计）
电阻率 Ω，cm
500 100×104
＜20 ＜5×106
含盐量
5000
500
mg/L
＜1
在除盐过程中同时去除硬度。
1—2 1—5
采用树脂电渗析方法或采用 电渗析—混合床离子交 换工艺。
用于废水二级处理后的除盐。
1969年在北京化工厂内建立了我国最早的工业用水淡 化站。该站将地下水经电渗析和离子交换，制成化学 试剂用的高纯度水。100m3／d以上，供水至今。
可以认为1970年标志着我国电渗析技术进入了生产实 用的成熟阶段。
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1978年郑州铁路局商丘电渗析淡化站建成投产。由地 下苦咸水制取蒸汽机车锅炉用水。产水量为1200m3／d 以上。1982年商丘西站建成电渗析淡化站，产水量为 2400m3／d。