第七章-电渗析

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电渗析原理

电渗析原理
电渗析是指利用电化学原理，通过电流的作用使液体中的离子分离并沉积在电极上的一种方法。

其原理基于电化学滤波和离子选择性膜的作用。

在电渗析过程中，准备两个电极并将其浸入待分离的液体中。

一个电极称为阳极，另一个电极称为阴极。

通常情况下，阳极为较高氧化还原电位的金属（如铂），而阴极为较低氧化还原电位的金属（如不锈钢）。

当外加电源施加电位差时，阳极上的电位较高，阴极上的电位较低，从而形成电场。

电场的作用下，液体中含有正电荷的离子（称为阳离子）向阴极迁移，而负电荷的离子（称为阴离子）则向阳极迁移。

这是因为阳离子的迁移速率较快，且受到电场力的作用使其向阴极方向移动；而阴离子则由于电场力的反向作用，移动速率较慢。

在电渗析过程中，还需要使用一个离子选择性膜，以只允许特定类型的离子通过。

这种离子选择性膜可以起到滤波的作用，使得特定离子能够通过而其他离子无法通过。

通过电渗析，我们可以将液体中的特定离子分离出来并沉积在电极上。

这对于分离和浓缩离子溶液、分析溶液中的离子种类和浓度等方面具有重要的应用价值。

电渗析操作说明

电渗析操作说明一、引言电渗析是一种通过电场的作用将溶质从一个液相转移到另一个液相的技术。

在化学、生物化学及生命科学领域中，电渗析被广泛用于溶质的分离、纯化和浓缩。

本操作说明将详细介绍电渗析的基本原理、操作步骤和注意事项。

二、原理电渗析的原理基于电泳和渗析两种现象的结合。

电泳是指在电场的作用下，带电粒子在溶液中移动的现象，而渗析则是指溶质由高浓度向低浓度扩散的过程。

通过将这两种现象结合起来，电渗析可以实现溶质的有效分离和浓缩。

三、操作步骤1. 准备工作在进行电渗析实验前，需要准备好以下材料和设备：- 电渗析装置（由离子交换膜、电场源、电极等组成）- 溶液A：含有目标溶质的混合溶液- 溶液B：不含目标溶质的溶液- 电源- 导电性好的电缆和连接器确保所有材料和设备都清洁，以避免杂质对电渗析实验结果的影响。

2. 装置组装将离子交换膜放置在电渗析装置的相应位置上，确保膜的安装正确。

连接电场源和电极，并确保电场源与电源连接稳固。

3. 溶液准备将溶液A和溶液B分别准备好，并确保其浓度和pH值符合实验要求。

按照实验设计，确定两种溶液的体积，并将它们倒入电渗析装置的相应截面。

4. 设置电场和运行条件根据实验要求，设置适当的电场强度和工作温度。

注意，过高的温度可能造成离子交换膜的破坏，影响实验结果。

5. 开始电渗析实验将电源接通，开始电渗析实验。

随着实验的进行，目标溶质会随电场作用从溶液A中向溶液B中迁移。

实验时间的长短应根据目标溶质的特性和实验要求来确定。

6. 实验结束根据目标溶质的转移情况，确定实验结束的时机。

停止电场源的工作，并将电渗析装置拆解，取出溶液A和溶液B进行分析。

四、注意事项1. 安全操作在进行电渗析实验时，要遵循实验室的安全操作规程，佩戴必要的个人防护装备，确保实验过程安全。

2. 选择合适的离子交换膜根据目标溶质的特性选择合适的离子交换膜，以确保实验的准确性和效果。

3. 确保电渗析装置的完整性在实验前检查电渗析装置的完整性，确保离子交换膜没有破损或受到污染，电场源和电极连接稳固。

电渗析的原理

电渗析的原理
电渗析是一种利用电场和化学分析技术来分离、检测和分析样品中的离子或分子的方法。

其原理是基于电迁移速度和分子尺寸的差异，通过在两极施加电场，将带电离子或分子引导至电解质介质中的微孔或毛细管内部。

在电场的作用下，离子或分子会受到电场力的驱动，在电解质介质中进行迁移。

由于离子或分子的尺寸、电荷状态以及电解质介质的性质不同，它们在电场中的迁移速度也会有所差异。

在电渗析过程中，通过调节电场强度和方向，可以实现样品的分离。

当电场强度较弱时，迁移速度较快的离子或分子会更早到达另一极，而迁移速度较慢的离子或分子会相对滞留在起始极。

通过收集这些到达目标极的离子或分子，可以进行后续的分析。

而当电场强度较强时，具有较高电荷状态的离子或分子将更容易被引导到目标极。

通过调节电场强度和方向，可以实现对样品中离子或分子的选择性收集和分离。

电渗析技术广泛应用于化学、生化、环境监测等领域，可以用于分离和分析溶液中的离子、有机化合物、蛋白质等物质。

其优点包括操作简便、分离效率高、灵敏度高，并且电解质介质可以根据需要进行选择，适用于不同样品类型的分析。

然而，电渗析也存在一些限制，例如迁移速度差异不大的离子或分子难以有效分离，离子或分子的迁移速度受到温度和电场强度的影响等。

为了克服这些限制，可以结合其他分离技术，如电泳和层析技术，实现更高效的样品分析和检测。

电渗析简述

电渗析简述
电渗析的脱盐原理
离子交换膜具有选择透过性,阳离子交换膜(简称阳膜).的固定交换基团带负电荷.固此允许水中的阳离子通过而阴挡阴离子:相反.阴离子交换膜(简称阴膜),允许水中的阴离子通过而阻挡阳离子,当原水通过膜堆时,在外加直流电场的作用下,阴离子往阳极方向迁移,致使淡水隔室中的离子迁移到浓水隔室中去,从而达到淡化或除盐的目的
应用范围:
1.苦咸水淡化
能将高含量的苦咸水淡化成饮料用水,(含盐量500—300mg/L)原水含盐量在4000mg/L以下时,用电渗析处理较经济:
2.工业用水方面:
电渗析制取初级纯水,再经过离子交换系统帛取纯水,若将其作为离子交换的前级处理装置,能将高含盐量和高硬度原水降低其90%左右,使离子交换稳定运行,并能适应原水波动延长树脂的再生周期10倍以上,节省大量酸碱,减轻劳动程度,因此广泛适用于热电,化工.制药等方面的直接制水和初级制水.
3.饮料,制酒
各种饮料,酒类方面的给水经电渗析纯化,可除去水中大部分盐类,改善水质,使产品清晰正醇,质量提高,并可延长存储期.
4.除氟,酚制取饮用水
含氟,酚较高的地表水的地下水,经电渗析纯化后达到饮用含量标准.
2.3 电渗析装置对源水水质的要求
水中所含的悬浮物,有机物,微生物以及铁,锰等重金属杂质所形成的胶体物质,会造成膜的污染中毒,从而降低膜的选择透过性.因此,源水在进入电渗析之前应进行处理.
电渗析进口的水质要求
1,浊度≤3度
2.色度＜15 度
3.耗氧量<3mg/L(高锰酸法)
4铁<0.3 mg/l
5.锰<0.1 mg/l
6.水温5—40℃。

电渗析知识概述

利用半透膜的选择透过性来分别不同的溶质粒子〔如离子〕的方法称为渗析。

在电场作用下进展渗析时，溶液中的带电的溶质粒子〔如离子〕通过膜而迁移的现象称为电渗析。

利用电渗析进展提纯和分别物质的技术称为电渗析法，它是20 世纪50 年月进展起来的一种技术，最初用于海水淡化，现在广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业，尤以制备纯水和在环境保护中处理三废最受重视，例如用于酸碱回收、电镀废液处理以及从工业废水中回收有用物质等。

中文名：电渗析外文名：electroosmosis利用材质：半透膜的选择透过性对象：溶质粒子广泛用于：化工、轻工、冶金等特点：价格廉价等名目1简介2原理3实际应用4应用范围5根本性能6方法特点简介电渗析装置(3 张)电渗析过程是电化学过程和渗析集中过程的结合；在外加直流电场的驱动下，利用离子交换膜的选择透过性(即阳离子可以透过阳离子交换膜，阴离子可以透过阴离子交换膜)，阴、阳离子分别向阳极和阴极移动。

离子迁移过程中，假设膜的固定电荷与离子的电荷相反，则离子可以通过；假设它们的电荷一样，则离子被排斥，从而实现溶液淡化、浓缩、精制或纯化等目的[1] 。

电渗析与近年引进的另一种膜分别技术反渗透相比，它的价格廉价，但脱盐率低。

当前国产离子交换膜质量亦很稳定，运行治理也很便利。

电渗析原理电渗析使用的半渗透膜其实是一种离子交换膜。

这种离子交换膜按离子的电荷性质可分为阳离子交换膜(阳膜)和阴离子交换膜(阴膜)两种。

在电解质水溶液中，阳膜允许阳离子透过而排斥阻挡阴离子，阴膜允许阴离子透过而排斥阻挡阳离子，这就是离子交换膜的选择透过性。

在电渗析过程中，离子交换膜不像离子交换树脂那样与水溶液中的某种离子发生交换，而只是对不同电性的离子起到选择性透过作用，即离子交换膜不需再生。

电渗析工艺的电极和膜组成的隔室称为极室，其中发生的电化学反响与一般的电极反响一样。

阳极室内发生氧化反响，阳极水呈酸性，阳极本身简洁被腐蚀。

电渗析的工作原理

电渗析的工作原理
电渗析是一种利用电场作用下的溶液流动和质量传递现象的分离技术。

它是通过在两个电极之间施加电场，将带电粒子迁移至相应的电极上来实现物质的分离。

电渗析的工作原理基于电动势和电流的作用，其中电动势是通过施加电场产生的。

当电压施加在电渗析膜中时，电场会引起溶液中带电粒子的迁移。

溶液中的带电粒子在电场的作用下，沿着电场方向迁移，并通过电渗析膜上的孔洞或选择性通透材料进行传递。

传递过程中，溶液中的带电粒子会被电渗析膜上的孔洞或通透材料所阻隔，从而使其分离。

带电粒子在电渗析膜上的分离程度主要取决于粒子的大小、电荷以及膜的孔径大小和性质。

较大的粒子可能会被膜上较小的孔洞所阻挡，而较小的粒子则可以通过孔洞传递。

同时，电渗析过程中质量传递的方向也会受到电场的影响。

在正向电场下，阳离子会向负电极迁移，而阴离子则会向正电极迁移。

这样，阳离子和阴离子可以被有效地分离。

总的来说，电渗析利用电场的作用和溶液中粒子的大小、电荷等特性，通过电渗析膜上的通透孔洞或材料进行分离。

电渗析技术在水处理、药物制剂、化学分离等领域具有重要的应用价值。

电渗析

电渗析的极化现象对电渗析的运行有很大影响：
（1）极化时一部分电能消耗在水的电离上，使电流效率下降；（2）极化时，在浓水侧的阴膜界面上形成沉淀会堵塞水流通道。（3）由于沉淀和结垢的影响，膜性能发生变化，机械强度下降，膜电阻增大，缩短了膜的使用寿命。

为了避免极化和结垢，目前采用的措施包括：（1）控制工作电流密度在极限电流密度下运行；
反渗透
纯水制备流程示意图
压力大分子供水超滤膜水盐超滤过程压力（要大于渗透压力）盐大分子供水反渗透膜水反渗透
超滤与反渗透的区别示意
渗透：是指稀溶液中的水分子自发地透过半透膜进入浓溶液的过程。渗透压：是指某溶液在自然渗透过程中，浓溶液液面不断升高，稀溶液液面相应降低，直到两侧形成的水柱压力抵消了水分子的迁移，溶液两侧的液面不再变化，渗透达到平衡点，此时的液柱高差称为该溶液的渗透压。
电渗析器组装
–膜对：由1张阳膜、1张淡水隔板， 1张阴膜、1张浓水隔板按一定顺序组成的电渗析器膜堆的最小脱盐单元 –膜堆：若干模对的集合体 –级：电渗析器中一对电极之间所包含的膜堆称为一级，一台电渗析器的电极对数就是这台电渗析器的级数
–段：电渗析器中淡水水流方向相同的膜堆称为一段
–台：用锁紧装置将电渗析器各部件锁紧成一整体称为一台电渗析器 –系列：将多台电渗析器串联起来成为一脱盐整体称为一系列
渗透压的计算：渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度而与半透膜本身无关。计算公式如下（仅适用于稀溶液）： π＝CRT π— 渗透压（kg/cm2） C — 离子浓度差（摩尔/升） R — 气体常数（等于0.082升· 大气压/摩尔· °k） T — 绝对温度（°k）

电渗析工作原理

一、工作原理电渗析器除盐的基本原理，是利用离子交换膜的选择透过性。

阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻档阴离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，在外加直流电场的作用下，水中离子作定向迁移，使一路水中大部份离子迁移到另一路离子水中去，从而达到含盐水淡化的目的。

二、应用范围电渗析器具有工艺简单，除盐率高，制水成本低、操作方便、不污染环境等主要优点，广泛应用于水的除盐，具体应用在如下场合：海水及苦咸水淡化，根据我单位的试验资料，可将含盐量高达60克/升的苦咸水淡化成饮用水，解决沙漠地区的饮用水源。

制取软水，（水的电阻率为105欧姆一厘米），可供低压锅炉给水，不需要食盐再生，还可节煤20%左右。

深度除盐水及高纯水的前级处理，采用电渗析一离子交换法，扩大了原水适用范围，广泛应用电力、电子、化工、制药、科研化验等场合、降低制水成本50%以上。

节省离子交换法再生用酸碱80%左右，延长再生周期五倍以上。

用于饮料食品工业的提纯，使啤酒、汽水的质量提高，为创优质名牌产品创造了条件。

电渗析器还可用于化工分离，浓缩及工业废水处理回收率。

三、构造及组装方式1.构造：电渗析器由膜堆、极区和压紧装置三部分构成。

（1）膜块：是由相当数量的膜对组装而成的。

膜对：是由一张阳离子交换膜，一张隔板甲（或乙）；一张阴膜，一张隔板乙（或甲）组成。

离子交换膜：是电渗析器的关键部件，本厂采用上海化工厂产的异相膜。

隔板：分浓、淡水隔板，交替放在阴阳膜之间，使阴膜和阳膜之间保持一定的间隔，沿着隔板平面通过水流，垂直隔板平面通过电流。

隔板厚离0.9毫米。

（2）极区包括电极、极框和导水板。

电极：为连接电源所用，本厂电极采用钛涂钌。

极框：放置在电极和膜之间，以防膜帖到电极上去，起支撑作用。

（3）压紧装置：是用来压紧电渗析器，使膜堆、电极等部件形成一个整体，不致漏水。

2、组装方式：电渗析器的组装是用“级”和“段”来表示，一对电极之间的膜堆称为“一级”。

水流同向的每一个膜称为“一段”。

电渗析

2.液膜类型
内相
外相
①浸渍型：以多孔高分子膜作由于将液膜含浸在多孔支撑体上，可以承受较大的压力，且具有更高的选择性，可为支架 , 使液体膜溶液 ( 有机以承担合成聚合物膜不能胜任的分离要求。溶剂 ) 浸渍在其孔穴部位 , 并通常孔径越小液膜越稳定，但孔径过小将使空隙率下降，从而将降低透过速度，存在内外相均接触水溶液。在传质面积小。
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膜支架
O
3. 液膜分离原理
C 液料液料液膜 R C+R→P 液膜液料液膜
R1
C+R1 → P1
(c) 膜中化学反应
主要过程对电渗析有利，次要过程均会影响电渗析的除盐或浓缩效率，增加电耗。设计中，应选择理想的离子交换膜和最佳的操作条件，设法消除或改善这些不利影响。
-5-
极化与极限电流浓度
• 电渗析过程中，膜内反离子的迁移数大于溶液中的迁移数，从而造成淡水室中在膜与溶液的界面处形成离子亏空现象，当操作电流密度增大到一定程度时，主体溶液内的离子不能迅速补充到膜的界面电渗析的极化现象对电渗析的运行有很大影响：上，从而迫使水分子电离产生H+和OH—来负载电流，这就是电渗（ 1）极化时一部分电能消耗在水的电离上，使电流效率下降；析的极化现象。
2）极化时，在浓水侧的阴膜界面上形成沉淀会堵塞水流通道。 • （电流密度是指单位面积膜通过的电流，使水分子产生离解反应时的操作电流密度称为极限电流密度。（ 3）由于沉淀和结垢的影响，膜性能发生变化，机械强度下降，膜电阻增大，缩短了膜的使用寿命。

为了避免极化和结垢，目前采用的措施包括：
•
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纳滤膜及其技术的应用领域

电渗析原理

电渗析原理电渗析，又称电渗析法，是一种利用电场作用下，将离子从溶液中分离出来的技术。

它是一种重要的分离技术，在化学、生物、环境等领域都有着广泛的应用。

电渗析原理的理解对于掌握电渗析技术的应用具有重要意义。

电渗析技术的原理是利用电场作用下，离子在溶液中的迁移和分离。

在电渗析过程中，首先需要准备一个电渗析池，池内设置有正负电极，通过外加电压，在电场的作用下，离子会向相应的电极迁移。

正离子向阴极迁移，负离子向阳极迁移。

在迁移的过程中，离子会与水分子发生相互作用，最终在电极上析出。

通过这种方式，可以将溶液中的离子分离出来。

在电渗析过程中，离子的迁移速度与电场强度、离子的电荷量、溶液的离子浓度等因素有关。

电场强度越大，离子迁移速度越快；离子的电荷量越大，迁移速度也越快。

此外，溶液的离子浓度也会影响离子的迁移速度，浓度越高，迁移速度越快。

电渗析技术在实际应用中有着广泛的用途。

在化学工业中，电渗析被广泛用于离子交换树脂的制备、金属离子的分离等工艺中。

在生物领域，电渗析技术可以用于蛋白质的纯化和富集。

在环境领域，电渗析技术可以用于处理废水中的重金属离子等。

电渗析技术的应用范围非常广泛，对于提高分离效率、降低成本、保护环境等方面有着重要的意义。

总的来说，电渗析技术是一种利用电场作用下，将离子从溶液中分离出来的技术。

它的原理是利用电场作用下，离子在溶液中的迁移和分离。

电渗析技术在化学、生物、环境等领域都有着广泛的应用。

对于掌握电渗析技术的原理和应用具有重要意义。

通过对电渗析原理的深入理解，可以更好地应用电渗析技术，提高分离效率，降低成本，保护环境，促进科技进步。

电渗析的工作原理

电渗析的工作原理
电渗析是一种基于电化学原理的分离技术，其工作原理如下：
1. 电渗析池构成：电渗析池由两个并排的电极（阳极和阴极）和一个用来分隔阳阴极间电解液的渗析膜组成。

2. 渗析膜的选择：渗析膜的选择很重要，它需要具有较好的选择性和电导性能，以确保只有某种特定离子能通过。

3. 电极极性：正极（阳极）上具有高浓度的金属离子，负极（阴极）上则是纯溶液。

4. 电场作用：通过外加电场（直流或交流）作用于电解液，正离子向阴极移动，负离子向阳极移动，形成电迁移流。

5. 渗析膜限制：由于渗析膜的特性，只有特定的离子能够通过渗析膜进入对应的电极。

6. 离子分离：在渗析膜中，离子根据电荷和不同的离子迁移度的大小，逐渐分离。

7. 收集产物：分离后的纯离子在电极处被收集。

通过以上步骤，电渗析实现了对溶液中不同离子的分离和富集，从而达到了分离目的。

实验电渗析

实验电渗析实验电渗析法是一种应用于各种化学分析的重要技术，它探讨有机物或无机物与电解溶液的相互作用。

它的目的是确定物质的含量，或者检测物质的性质，及探讨物质之间的相互作用。

本文将介绍电渗析实验的原理、实验方法及其应用等。

一、电渗析实验原理电渗析实验是利用溶液中的电解质来控制物质的渗透率，使物质溶解并在溶液中能够被测量的基础上进行的实验。

它的原理是：溶液所含的电解质引起有机或无机物的电解，由于电解质的不同，产生的溶液有不同的离子强度，这种溶液即可以影响物质的溶解度，又可以影响物质的渗透率。

当电解质的离子强度变化，物质的溶解度也会随之变化，进而控制物质在溶液中的渗透率，从而得出被测物质的性质。

二、电渗析实验方法电渗析实验一般包括如下步骤：（1）将溶液中的电解质加入到被测物质的溶液中，溶液的pH值由电解质的不同而异。

（2）在一定的恒定电流下采集被测物质的极化曲线，从而可以得到物质在不同电解质浓度时的渗透率。

（3）根据极化曲线及渗透率，可以得到溶液中被测物质的含量，根据这些数据可以推测物质的性质。

三、电渗析实验的应用电渗析实验广泛应用于分析有机物和无机物的相互作用，常用于物质的含量测定，检测物质的性质，分析其离子的组成，以及分析反应的机理等等。

此外，电渗析实验还可以应用于离子交换膜的勾稽实验，可以用来检测离子交换膜的离子输送情况及材料性能，从而更好地研究和利用离子交换膜。

总之，电渗析实验是一种应用于各种分析的重要技术，它以测量物质含量、检测物质性质以及分析反应机理为目标，为科学研究提供了可靠的结果数据。

此外，电渗析实验可以应用于勾稽实验，可以更好的利用离子交换膜。

同时，它也有助于开发更加优质的离子交换膜材料。

第七章-电渗析

式中： P －阳膜对阳离子的选择透过率，％

t

t
－阳离子在溶液中的迁移数；
－阳离子在阳膜内的迁移数，理想膜的 t 应等于1。

电渗析膜的性能要求
（2）较好的化学稳定性（3）较低的离子反扩散和渗水性
（4）较高的机械强度（5）较低的膜电阻
电渗析膜的选择透过机理
在外加直流电场的作用下，根据异性电荷相吸的原理，溶液中带正电荷的阳离子可被阳膜吸引，传递而通过微孔进入膜的另一侧，同时带负电荷的阴离子受到排斥；溶液中带负电荷的阴离子可被阴膜吸引而传递透过，同时阳离子受到排斥。这就是离子交换膜具有选择透过性的主要原因。可见，离子交换膜并不是起离子交换作用，而是起离子选择透过的作用，更确切地说，应称为“离子选择性透过膜”。
电渗析中的传递过程
6. 水的电渗析过程：由于操作条件控制不良而造成极化现象，使淡水室中的水解离成H+和OH-，在直流电场的作用下，分别穿过阴膜和阳膜进入浓水室。此过程的发生将使电渗析器的耗电量增加，淡水产量降低。 7. 压差渗透过程。由于淡化室与浓缩室的压力不同，造成高压侧溶液向低压侧渗漏。总之，电渗析器在运行时，同时发生着多种复杂过程，除反离子迁移是电渗析的主要过程外，其余几个过程均是电渗析的次要过程。但在这些次要过程的影响下，将使电渗析器的除盐或浓缩效率降低，电耗增加。因此，必须选择合适的离子交换膜和适宜的操作条件，以便抑制或改善这些不良因素的影响。
电渗析中的传递过程
3. 电解质的浓差扩散（渗析）：由于浓水室与淡水室的浓度差，产生了电解质由浓水室向淡水室的扩散过程，扩散速度随浓度差的增高而增加，这一过程虽然不消耗电能，但能使淡化室含盐量增高，影响淡水的质量。 4. 水的渗透过程：由于电渗析过程的进行中，浓水室的含盐量要比淡水室高。从另一角度讲，相当于淡水室中水的浓度高于浓水室中水的浓度，于是产生淡水室中的水向浓水室渗透，浓差愈大，水的渗透量愈大，这一过程的发生使淡水产量降低。 5. 水的分解：是由于电渗析过程中产生浓差极化或中性水离解成OH-和H+所造成，控制浓差极化可防止其产生。

电渗析工作原理及特点

电渗析工作原理及特点电渗析（Electroosmosis）是一种利用电场作用产生液体流动的方法，用于分离、富集和纯化溶液中的物质。

电渗析技术具有快速、高效、选择性好的特点，在生物医药、环境监测、食品工业等领域有着广泛的应用。

电渗析的工作原理主要涉及到两个基本流动机制：电场驱动和迁移质量转移。

电渗析是通过在一个带电和不带电的两个电极之间施加电压，产生电场来实现的。

当电极施加电压时，电解质溶液中的带电粒子会受到电场力的作用而产生迁移，从而形成电荷分布不均匀的离子边界层。

在此过程中，离子与水分子的相互作用会导致水分子被带动而形成水流，这就是电渗流。

电渗流的方向与溶液中带电粒子的迁移方向相反。

此外，电渗作用还会导致溶液中部分溶质带动向离子边界层靠近电极，从而实现物质的分离和富集。

电渗析技术有以下几个特点：1.快速和高效：电渗析技术具有快速和高效的特点，可以在短时间内完成物质的分离和富集。

它可以通过改变电场强度、电压或电解质浓度来调整分离和富集效果，使操作更加便捷和灵活。

2.选择性好：电渗析技术可以根据溶液中溶质的电荷、形状和大小的不同，实现对不同物质的选择性分离和富集。

通过调整电场参数，可以控制物质的迁移速度和分离效果，达到较高的选择性。

3.操作简单：电渗析技术操作简单，不需要复杂的操作步骤和耗时的预处理。

只需将电解质溶液放入电渗析设备中，施加合适的电压，并根据需要调整电场参数，即可完成物质的分离和富集。

4.应用广泛：电渗析技术在生物医药、环境监测、食品工业等领域具有广泛的应用。

在生物医药领域，电渗析技术可以用于蛋白质纯化、药物富集和分离等；在环境监测领域，可以用于水中有机和无机物质的检测和分离等；在食品工业领域，可以用于食品中添加剂的分离和富集等。

总之，电渗析技术通过施加电场来驱动溶液中的物质迁移，实现物质的分离和富集。

它具有快速、高效、选择性好的特点，在多个领域有着广泛的应用前景。

第七章电渗析

一、电渗析的工作原理电渗析是在直流电场作用下，溶液中的带电离子选择性地通过离子交换膜的过程。

主要用于溶液中电解质的分离。

图7-1是电渗析工作原理示意图。

流程说明：在淡化室中通入含盐水，接上电源，溶液中带正电荷的阳离子，在电场的作用下，向阴极方向移动到阳膜，受到膜上带负电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入右侧的浓缩室。

带负电荷的阴离子，向阳极方向移动到阴膜，受到膜上带正电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入左侧的浓缩室。

淡化室盐水中的氯化钠被不断除去，得到淡水，氯化钠在浓缩室中浓集。

再加上膜外溶液浓度过高的影响，在阳膜中也会进入个别阴离子，阴膜中也会进入个别阳离子，从而发生同名离子迁移。

(2) 电解质的浓差扩散也称为渗析，指电解质离子透过膜的现象。

由于膜两侧溶液浓度不同，受浓度差的推动作用，电解质由浓水室向淡水室扩散，其扩散速度随两室浓度差的提高而增加。

⑶水的渗透淡水室的水，由于渗透压的作用向浓缩室渗透，渗透量随浓度差的提咼而增加。

第七章离子交换膜与电渗析电渗析的研究始于上世纪初的德国。

1952年美国Ionics 公司制成了世界上第一台电渗析装置，用于苦咸水淡化。

至今苦咸水淡化仍是电渗析最主要的应用领域。

在锅炉进水的制备、电镀工业废水的处理、乳清脱盐和果汁脱酸等领域，电渗析都达到了工业规模。

另外，在上世纪50年代末，由日本开发的海水浓缩制食盐的应用，虽仅限于日本和科威特等国，但也是电渗析的一大市场。

目前，电渗析以其能量消耗低，装置设计与系统应用灵活，操作维修方便，工艺过程洁净、无污染，原水回收率高，装置使用寿命长等明显优势而被越来越广泛地用于食品、医药、化工、工业及城市废水处理等领域。

我国的电渗析技术的研究始于 1958年。

1965年在成昆铁路上安装了第一台电渗析法苦咸水淡化装置。

1981年我国在西沙永兴岛建成日产200吨饮用水的电渗析海水淡化装置。

电渗析课件

电渗析过程原理及应用一、电渗析过程原理电渗析是指在直流电场作用下，溶液中的荷电离子选择性的定向迁移，透过离子交换膜并得以去除的一种膜分离技术。

电渗析过程的原理如图所示，在正负两电极之间交替地平行放置阳离子和阴离子交换膜，依次构成浓缩室和淡化室，当两膜形成的隔室中充入含离子的溶液并接上直流电源后，溶液中带正电荷的阳离子在电场力作用下向阴极方向迁移，穿过带负电荷的阳离子交换膜，而被带正电荷的阳离子交换膜所挡住，这种与膜所带电荷相反的离子透过膜的现象被称为反离子迁移。

同理，溶液中带负电荷阴离子在电场力作用下向阳极运动，透过带正电荷的阴离子交换膜，而被阻于阳离子交换膜。

其结果是使第2、4浓缩室的水中离子浓度增加；而与其相间的第3淡化室的浓在实际的电渗析系统中，电渗析器通常由100-200对阴、阳离子交换膜与特制的隔板等组装而成，具有相应数量的浓缩室和淡化室。

含盐溶液从淡化室计入，在直流电场的作用下，溶液中荷电离子分别定向迁移并透过相应离子交换膜，使淡化室溶液脱盐淡化并引出，而透过离子在浓缩室中增浓排出。

由此可知，采用电渗析过程脱除溶液中的离子基于两个基本条件：直流电场的作用，使溶液中正负离子分别向阴极和阳极做定向迁移；离子交换膜的选择透过性，使溶液中的荷电离子在膜上实现反离子迁移。

电渗析器, 就是利用多层隔室中的电渗析过程达到除盐的目的，电渗析器由隔板、离子交换膜、电极、夹紧装置等主要部件组成。

电渗析器中，阴阳离子交换膜交替排列是最常见的一种形式，事实上，对一定的分离要求，电渗析器也可单独由阴离子或阳离子交换膜组成。

电渗析脱盐过程与离子交换膜的性能有关，具有高选择性渗透率、低电阻力、优良的化学和热稳定性以及一定的机械强度是离子交换膜的关键。

二、电渗析的基本理论1、Sollner双电层理论1949年Sollner提出解释离子交换膜的双电层理论，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，反离子进入水溶液，膜上活性基团在电离后带有电荷，以致在膜表面固定基团附近，电解质溶液中带相反电荷（可交换）的离子形成双电层。

电渗析原理

电渗析原理电渗析是利用表面活性剂（疏水、双重疏水、疏油、双硅醚）在有机溶剂体系中由低分子物质到高分子物质重新的拓扑转变，运动逐渐被分解运动体系，来分离物质的一个原理。

它通过将混合溶液不同分子大小的物质，或者极性与非极性物质，或者具有相同电荷、相同溶解度以及相同大小的物质来进行分离，分离出体内混合样品中的分子，在化学分析和工业应用中有很广泛的应用。

电渗析原理涉及两个步骤：一是构建电渗析实验系统;二是识别物质。

在构建电渗析实验系统步骤中，需要建立一个收敛溶液的模型。

根据收敛溶液的模型，使用表面活性剂将溶液中的物质分类，形成特定的剂型，如液滴、小球和柱状体。

这些溶液类型的选择，取决于其分子大小的不同程度，以及物质的极性。

在物质识别步骤中，用特定收敛溶液的模型来识别物质，并且通过物质的结构与分子量对比，进而分析不同分子上的电荷来识别物质，决定物质是否可以识别.其中，在液滴剂型内，需要调整浓度以确保空间和渗透性，以便物质不偏向任何一侧，准确测定各种物质；在小球剂型中，浓度要适中，并且表面活性剂还要满足一定的要求，例如表面张力大小，因为这样的表面活性剂能够把溶液中的分子抓住并溶解，而不会受到外部负电荷的影响；在柱状体剂型中，溶液的浓度和表面活性剂都要满足一定的要求，浓度可用于将物质收敛到柱体中，并且表面活性剂可以将物质在柱体中有效分离。

通过以上两个步骤，就可以识别出混合溶液体系中的物质，最终进行分离。

电渗析法作为一种特殊的分离方法在药物分析、化妆品分析、食品分析、环境分析以及生化分析的各个方面都有着广泛的应用，比如为了研究和检验药物的活性有机物，可以使用其进行药物的分离和分析；另外，对食品中的可溶性蛋白质进行分离分析也是十分重要的，可以使用电渗析法来识别出食品中的不同蛋白质成分。

膜分离技术电渗析

主要传递过程）
2. 同性离子迁移：与膜上固定基团带相同电荷的离子穿过膜的现
象，称为同性离子迁移。由于离子交换膜的选择透过性不可能达到100%，因此，也存在着少量与膜上固定基团带相同电荷的离
子穿过膜的现象。这种迁移与反离子迁移相比，数量虽少，但降低了除盐效率。
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电渗析中的传递过程
膜分离技术电渗析
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电渗析（electrodialysis，ED）
• 渗透：由于化学位差的作用，纯溶剂（水）透过膜向溶液侧移动，使溶液变淡，或者低浓溶液中的溶剂透过膜进入浓度高的溶液，而溶质不透过膜。
•渗析：用膜把一容器隔成两部分，膜的一侧是溶液，另一侧是纯水，小分子溶质（或离子）透过膜向纯水侧移动，同时，纯水也可能透过膜向溶液侧移动的过程；或者溶质从浓度高的一侧透过膜扩散到浓度低的一侧的过程。
咸水脱盐制淡水（美国韦伯斯特市）
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海水浓缩制造食盐
电渗析法制盐与以往的盐田法制盐不同，它是利用电力使海水中的氯化纳浓缩，与盐田法比较具有以下优点：①不受自然条件的影响，一年四季均可生产；②占地面积小；③节省劳动力；④基建投资少；⑤卤水的纯度和浓度均高；⑥易于实现自动化，维修简便。
膜具有离子选择透过性，使淡水室中的阴、阳离子通过相应的膜进入浓水室；而浓水室中的阴、阳离子不能迁移出去。结果使淡水室中的离子减少，起到脱盐的作用；浓水室中的离子增加，起到盐分浓缩的作用。将浓缩的盐水和淡水分别引出即达到了溶液分离的目的。
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电渗析中的传递过程
1. 反离子迁移过程：阳膜上的固定基团带负电荷，阴膜上的基团带正电荷。与固定基团所带电荷相反的离子被吸引并透过膜的现象称为反离子迁移。例如：淡水室中的阳离子（如 Na+）穿过阳膜，阴离子（如Cl-）穿过阴膜进入浓水室就是反离子迁移过程，电渗析器即借此过程进行海水的除盐。（

电渗析原理及应用

极化包括浓差极化和电极极化。极化发生后在阳膜淡室的一侧富集着过量的氢氧根离子，阳膜浓室的一侧富集着过量的氢离子;而在阴膜淡室的一侧富集着过量的氢离子，阴膜浓室的一侧富集着过量的氢氧根离子。由于浓室中离子浓度高，则在浓室阴膜的一侧发生碳酸钙等沉淀，从而增加膜电阻，加大电能消耗，减小膜的有效面积，降低出水水质，影响正常运行。
⑷处理废水的电渗析器的特点
目前电渗析在海水或苦咸水淡化和某些工业用水的精制等应用中都已有大型装置投入生产性运行，而在废水处理中的应用还相对较少，应注意以下三点
①在给水处理中应用的电渗析器，只回收淡水和只关注淡水水质，水的回收率一般为50%～70%;而应用电渗析处理废水时，有时淡水和浓水均可回收利用，水的回收率高，有时浓水的利用价值高于淡水。
⑶电渗析器运行的工艺参数
①电流效率
电渗析析器运行时实际除盐量与理论除盐量之比称为电渗析器的电流效率。
②电流密度与极化现象
电渗析器工作时，单位膜面积上通过的电流称为电流密度。运行时，当电流密度达到一定值时，界面层离子的迁移速度远低于膜内离子迁移速度，迫使膜界面处水分子发生电离，依靠氢离子和氢氧根离子来传递电流，这种膜界面现象称为浓差极化，此时的电流密度称为极限电流密度。
⑵离子交换膜和电渗析装置
①离子交换膜
(是电渗析的关键部件，其性能影响电渗析器的离子迁移效率、能耗、抗污染能力和使用期限等。)
②电渗析离子交换膜的分类
按膜结构分为：异相膜、均相膜和半均相膜。
按膜上活性基团不同分为：阳膜、阴膜和特种膜。按膜材料不同分为ຫໍສະໝຸດ 有机膜和无机膜。③电渗析装置
电渗析器的构造包括压板、电极托板、电极、极框、阴膜、浓水隔板、淡水隔板等部件。将这些部件按一定顺序组装并压紧，组成一定形式的电渗析器。电渗析器的辅助设备还包括水泵、整流器等，组成了电渗析装置。