电渗析(ED)装置介绍讲解
电渗析技术的简介
电渗析技术的简介
一、电渗析技术简介及其发展背景
电渗析(eletrodialysis,简称ED) 技术是膜分离技术的一种,它将阴、
阳离子交换膜交替排列于正负电极之间,并用特制的隔板将其隔开,组成除盐(淡化)和浓缩两个系统,在直流电场作用下,以电位差为动力,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。
电渗析技术的研究始于德国,1903年,Morse和Pierce把2根电极分别置于透析袋内部和外部溶液中,发现带电杂质能迅速地从凝胶中除去;1924年,Pauli采用化工设计的原理,改进了Morse的实验装置,力图减轻极化,增加传质速率。但直到1950年Juda首次试制成功了具有高选择性的离子交换膜后,电渗析技术才进入了实用阶段,其中经历了三大革新:
(1) 具有选择性离子交换膜的应用;
(2) 设计出多隔室电渗析组件;
(3) 采用频繁倒极操作模式。
现在离子交换膜各方面的性能及电渗析装置结构等不断革新和改进,电渗析技术进入了一个新的发展阶段,其应用前景也更加广阔。
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。离子交换膜对不同电荷的离子具有选择透过性。阳膜只允许通过阳离子,阻止阴离子通过,阴膜只允许通过阴离子,阻止阳离子通过。在外加直流电场的作
用下,水中离子作定向迁移。由于电渗析器是由多层隔室组成,故淡室中阴阳离子迁移到相邻的浓室中去,从而使含盐水淡化。在食品及医药工业,电渗析可用于从有机溶液中去除电解质离子, 在乳清脱盐、糖类脱盐和氨基酸精制中应用得都比较成功。
双极膜电渗析技术介绍
双极膜电渗析技术介绍
电渗析（ED）是一种利用离子在直流电场下迁移作用的电化学分离过程，广泛应用于系统的脱盐或盐浓缩。
电渗析是在直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性，使溶液中呈离子状态的溶质和溶剂分离的一种物理化学过程。
如下图所示，当含盐水通过由阴、阳离子交换膜及浓、淡水隔板交替叠装，且在两端设置电极而成的电渗析的隔室时，在直流电场作用下产生离子定向迁移，即阳离子向阴极方向迁移，阴离子向阳极方向迁移，由于离子交换膜具有选择透过性，阴离子交换膜只能让阴离子通过，阳离子交换膜只能让阳离子通过，结果淡水室中的阴离子向阳极方向迁移，透过阴膜进入浓水室，阳离子向阴极方向迁移，透过阳膜进入浓水室；而浓水室中的阴、阳离子，虽然也在直流电场的作用下，分别向阳极和阴极方向迁移，但由于受到隔室两侧阳膜和阴膜的阻挡，无法迁出浓水室，从而留在浓水室中，这样，浓水室因阴、阳离子不断进入而浓度提高，淡水室因阴、阳离子不断移出而使浓度下降，通过隔板边缘特制的孔，分别将各浓、淡隔室的水流汇聚引出，便产生两股主水流，脱盐水和浓缩盐水。
电渗析脱盐原理图
双极膜电渗析
双极膜电渗析（BPED）是一种利用离子在直流电场下迁移作用的电化学分离过程，广泛应用于带电介质与不带电介质的分离。双极膜电渗析是在直流电场
作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性，使溶液中呈离子状态的溶质和溶剂分离的一种物理化学过程。
双极膜一般由阴离子交换树脂层（AL）、阳离子交换树脂层（CL）和中间催化层组成。如图1所示，在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O被电解成H+和OH-并分别通过阳膜和阴膜，作为酸H+和碱OH-离子的来源。
电渗析技术的简介
电渗析技术的简介
一、电渗析技术简介及其发展背景
电渗析(eletrodialysis,简称ED)技术是膜分离技术的一种,它将阴、阳离子交换膜交替排列于正负电极之间,并用特制的隔板将其隔开,组成除盐(淡化)和浓缩两个系统,在直流电场作用下,以电位差为动力,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。
电渗析技术的研究始于德国,1903年,Morse和Pierce把2根电极分别置于透析袋内部和外部溶液中,发现带电杂质能迅速地从凝胶中除去;1924年,Pauli采用化工设计的原理,改进了Morse的实验装置,力图减轻极化,增加传质速率。但直到1950年Juda首次试制成功了具有高选择性的离子交换膜后,电渗析技术才进入了实用阶段,其中经历了三大革新:
(1)具有选择性离子交换膜的应用;
(2)设计出多隔室电渗析组件;
(3)采用频繁倒极操作模式。
现在离子交换膜各方面的性能及电渗析装置结构等不断革新和
改进,电渗析技术进入了一个新的发展阶段,其应用前景也更加广阔。
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。离子交换膜对不同电荷的离子具有选择透过性。阳膜只允许通过阳离子,阻止阴离子通过,阴膜只允许通过阴离子,阻止阳离子通过。在外加
直流电场的作用下,水中离子作定向迁移。由于电渗析器是由多层隔室组成,故淡室中阴阳离子迁移到相邻的浓室中去,从而使含盐水淡化。在食品及医药工业,电渗析可用于从有机溶液中去除电解质离子,在乳清脱盐、糖类脱盐和氨基酸精制中应用得都比较成功。
第七章-电渗析
第七章 电渗析
2021/3/24
1
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。
14
电渗析膜的性能要求
（1）具有较高的选择透过性:这是衡量离子交换膜性能 优劣的重要指标,其定义式为
P
t t 1 t
100％
式中:
P
－阳膜对阳离子的选择透过率,％
t
－阳离子在溶液中的迁移数;
t t 2021/3/－24 阳离子在阳膜内的迁移数,理想膜的 应 等于115。
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:在电位差推动力的作用下,溶液中的带电离子选择性
地透过离子交换（选择透过）膜（荷电膜）的过程,是从水溶
液中分离离子的一种分离技术。
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2
ED和RO脱盐过程比较
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3
几种常见的电渗析技术解析
⼏种常见的电渗析技术解析
电渗析(ED)是在直流电场作⽤下，利⽤离⼦交换膜的选择透过性，带电离⼦透过离⼦交换膜定向迁移，从⽔溶液和其他不带电组分中分离出来，从⽽实现对溶液的浓缩、淡化、精制和提纯的⽬的。
⽬前电渗折技术⼰发展成⼀个⼤规模的化⼯单元过程，在膜分离领域占有重要地位。⼴泛应⽤于化⼯脱盐，海⽔淡化，⾷品医药和废⽔处理等领域，在某些地区已成为饮⽤⽔的主要⽣产⽅法，具有能量消耗少，经济效益显著;装置设计与系统应⽤灵活，操作维修⽅便，不污染环境，装置使⽤寿命长，原⽔的回收率⾼等优点。
1．1填充床电渗析(EDI)
填充床电渗析⼜称电脱离⼦法(Electrodeio－nizattono简称EDI)。它是将电渗析法与离⼦交换法结合起来的⼀种⽔处理⽅法，即在电渗析的除盐室中填充阴阳离⼦交换剂，利⽤电渗析过程中极化现象对离⼦交换填充床进⾏电化学再⽣，它兼有电渗析技术的连续除盐和离⼦交换技术深度脱盐的优点，⼜避免了电渗析技术浓差极化和离⼦交换技术中的酸碱再⽣等带来的问题。
1．2倒极电渗析(EDR)
EDR的原理和电渗析法基本是相同的，只是在运⾏过程中，EDR每隔⼀定的时间，正负电极极性相互倒换⼀次(国内电渗析器⼀般2～4h倒换⼀次)，因此称现⾏的倒极电渗析为频繁倒极电渗析。EDR系统是由电渗析本体、整流器及⾃动倒极系统三部分组成的，其倒极⼀般分以下三个步骤:(1)转换直流电源电极的极性，使浓、淡室互换，离⼦流动反向进⾏;(2)转换进、出⽔阀门，使浓、淡室的供排⽔系统互换;(3)极性转换后持续1～2min，将不合格淡⽔归⼊浓⽔系统，然后浓、淡⽔各⾏其路，恢复正常运⾏。倒极电渗析器的使⽤，⼤⼤提⾼了电渗析操作电流和⽔回收率，延长了运⾏周期在饮⽤⽔净化和锅炉补给⽔处理等有⼴泛的应⽤。
电渗析
1 电渗析技术概述
电渗析(ED)技术Il1是膜分离技术的一种，
1、1原理：是将阴、阳离子交换膜交替排列于正负电极之间，并用特制的隔板将其隔开，组成除盐(淡化)和浓缩两个系统，在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。
1、2优点是：①能量消耗低；②药剂耗量少，环境污染小；⑧对原水含盐量变化适应性强；④操作简单，易于实现机械化、自动化；⑤设备紧凑耐用，预处理简单；⑥水的利用率高。
电渗析也有它自身的缺点：与反渗透(RO)相比，脱盐率较低。在运行过程中易发生浓差极化而产生结垢；
1、3两个基本理论-解释离子交换膜的双电层理论和应用于膜两侧大分子渗透平衡以及离子交换树脂与电解质溶液间平衡的膜平衡理论
书本p118-119（规律）
1、4 传递现象书本p119
2 电渗析技术及其应用
2．1 电渗析技术发展简述
经历了三大革新：①具有选择性离子交换膜的应用网；②设计出许多层电渗析的组件；③采用倒换电极的操作式。
目前电渗析技术已发展成一个大规模的化工单元过程，在膜分离领域占有重要地位。应用前景非常广阔。
2．2 几种常见的电渗析过程（6种）
2．2．1 倒极电渗析(EDR)
EDR为电渗析的应用前景提供了一个重要方向[，根据ED原理，每隔一定时间(一般为15-20min)，正负电极极性相互倒换(频繁倒极)，能自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢，以确保离子交换膜工作效率的长期稳定及淡水的水质水量。在废水处理方面的应用有其独到之处，EDR 浓水循环，水回收率最高可达95％，它的服役寿命长，管理简单，与其他方法相比更有竞争力。
电渗析技术的原理及应用
电渗析技术的原理及应用
原理介绍
电渗析技术（Electrodialysis，简称ED）是一种利用外加电场对溶液中的离子
进行选择性分离的电化学分离技术。其基本原理是通过在溶液中放置正负极板，并施加电场，以使正负离子分别向相应的极板迁移，从而实现离子的选择性分离。
电渗析技术的核心装置是电渗析膜（Electrodialysis Membrane），它是一种具
有特殊结构和性能的薄膜材料。常见的电渗析膜包括阳离子交换膜（Cation Exchange Membrane，简称CEM）、阴离子交换膜（Anion Exchange Membrane，简称AEM）和中间板（Spacer）。阳离子交换膜只允许带正电荷的离子穿透，而
阴离子交换膜只允许带负电荷的离子穿透，中间板则用于隔开膜片和增加膜片之间的通道。
应用领域
1. 水处理
电渗析技术在水处理领域具有广泛的应用。它可以用于海水淡化，将海水中的
盐分、重金属离子和有机物质去除，从而获得高质量的淡水。此外，电渗析技术还可以用于污水处理，高效去除水中的离子污染物，提高水质。
2. 食品加工
电渗析技术在食品加工中的应用主要是用于浓缩和分离。通过对食品溶液施加
电场，可以实现对溶液中的离子进行选择性分离，从而实现对溶液中某种成分的浓缩。这种技术可以用于果汁的浓缩、酒精的提纯等。
3. 医药制造
电渗析技术在医药制造中也有一定的应用。例如，在药物制造过程中，可以利
用电渗析技术对药物溶液中的有机物质进行去除，从而提高产品的纯度。此外，电渗析技术还可以用于药物的浓缩和分离。
4. 化工领域
电渗析原理及研究进展
电渗析原理及研究进展
摘要电渗析基本原理，是利用离子交换膜选择透过性。阳离子交换膜只允许阳离子，阻档阴离子，阴离子交换膜只允许阴离子，外加直流电场作用下，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，达到含盐水淡化目。本文介绍了电渗析原理，电渗析装置以及电渗析法的广泛应用，并详细介绍了电渗析器各部件。
关键词电渗析原理电渗析器结构
1.引言
电渗析（简称ED）是以溶液中的离子选择性地透过离子交换膜为特征的，一种新兴的高效膜分离技术。它是利用直流电场的作用使水中阴、阳离子定向迁移，并利用阴、阳离子交换膜对水溶液中阴、阳离子的选择透过性（即阳膜具有选择透过阴离子而阻挡阳离子通过），使原水在通过电渗析器时，一部分水被淡化，另一部分则被浓缩，从而达到了分离溶质和溶剂的目。
电渗析利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子（如离子）的方法称为渗析。在电场作用下进行渗析时，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。利用电渗析进行提纯和分离物质的技术称为电渗析法，它是20世纪50年代发展起来的一种新技术，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。
2.电渗析原理
在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的透过性(即阳膜只允许阳离子透过，阴膜只允许阴离子透过)，使水中的阴、阳离子作定向迁移，从而达到水中的离子与水分离的一种物理化学过程。
原理是：在阴极与阳极之间，放置着若干交替排列的阳膜与阴膜，让水通过两膜及两膜与两极之间所形成的隔室，在两端电极接通直通电源后，水中阴、阳离子分别向阳极、阴极方向迁移，由于阳膜、阴膜的选择透过性，就形成了交替排列的离子浓度减少的淡室和离子浓度增加的浓室。与此同时，在两电极上也发生着氧化还原反应，即电极反应，其结果是使阴极室因溶液呈碱性而结垢，阳极室因溶液呈酸性而腐蚀。因此，在电渗析过程中，电能的消耗主要用来克服电流通过溶液、膜时所受到的阻力及电极反应。
水处理反渗透
水处理反渗透、电渗析等技术详解
在当今的水处理领域，反渗透（RO）、电渗析（ED）和电去离子（EDI）技术发挥着至关重要的作用。它们在工业、食品、医疗和实验室等领域得到广泛应用，用于制备高纯水、净化废水以及淡化海水等。本文将详细介绍这三种技术的原理、特点及应用场景。
一、反渗透（RO）
反渗透是一种以压力差为推动力的膜分离技术，通过施加压力使水分子透过半透膜，而盐分和其他杂质被截留下来。这种技术主要用于去除水中的溶解盐类、有机物、重金属离子等。
1.反渗透原理：在压力作用下，水分子透过半透膜，而盐分和其他杂质被截留下来。通过控制压力和膜的孔径大小，可以有效地去除水中的各种物质。
2.应用场景：反渗透技术广泛应用于电力、化工、食品、医药等领域。例如，在电力行业，反渗透技术用于制备高纯水，保障锅炉和涡轮机的正常运行；在化工行业，反渗透技术用于提取和纯化产品；在食品和医药行业，反渗透技术用于制备超纯水和药
物成分。
二、电渗析（ED）
电渗析是一种利用电场作用进行分离的过程，通过在两个电极之间施加直流电场，使带电离子在电场作用下迁移，从而实现盐分的分离。
1.电渗析原理：在两个电极之间施加直流电场，带电离子在电场作用下向相反方向移动。阳离子向负极移动，阴离子向正极移动，从而实现盐分的分离。
2.应用场景：电渗析技术常用于化工、冶金、电子等领域含盐废水的处理。例如，在化工行业，电渗析技术用于回收和再利用废水中的盐分；在冶金行业，电渗析技术用于提取和纯化金属离子；在电子行业，电渗析技术用于处理和回收电镀废水。
三、电去离子（EDI）
电渗析操作说明
电渗析系统操作说明
一、电渗析（ED）概述
电渗析是一种利用荷电膜的选择透过性和电场力作用对水中的离子型物质
进行分离而达到脱盐、浓缩等预期目的的一种膜分离设备。电渗析器的主要部件为阴
、阳离子交换膜、隔板、电极和直流电源四部分。隔板构成的隔室为液体流经过的
通道。物料经过的隔室为脱盐室，浓水经过的隔室为浓缩室。在直流电场的作用下
，利用离子交换膜的选择透过性，阳离子透过阳膜，阴离子透过阴膜，脱盐室的离
子向浓缩室迁移，浓缩室的离子由于膜的选择透过性而无法向脱盐室迁移。这样淡
室的盐分浓度逐渐降低，相邻浓缩室的盐分浓度相应逐渐升高。经过这样的过程物
料中的盐分得以脱除。电渗析膜技术主要应用于化学制药工艺中物料的脱盐（灰份的去除）
，涉及的脱盐产品有阿斯巴甜、L-肉碱、碘海醇、甘露醇、各类氨基酸、各
种糖类、有机酸、醇类等。也可用于高含盐废水的进一步浓缩，含氨氮废水的零排
放处理，电镀废液中的金属回收，冶金行业的废水回用等。
二、电渗析安装示意图
1、膜堆组装顺序：
铁夹板－绝缘橡皮－电极板A－极室格网及极框－极膜－隔板正－阴膜－隔板反－阳膜－隔板正－阴膜－隔板反－……阴膜－隔板反－极膜－极室格网及极框－电极板B－绝缘橡皮－铁夹板。
膜堆组装顺序图
2、组装过程请注意隔板的正反和膜片的交替顺序，防止浓淡水室的混料。
3、紧固夹紧螺杆时，首先从电渗析中部的螺杆开始上紧螺母，要求对角上紧并均匀用力，切不可单边用力过猛。
4、上紧螺杆后，再把电渗析器用起吊设备吊起，安装到支撑架上。过程中需要注意电渗析器的重心位移，防止砸坏设备和造成人员的受伤。
电渗析技术的简介
电渗析技术的简介
一、电渗析技术简介及其发展背景
电渗析(eletrodialysis简称ED)技术是膜分离技术的一种，它将阴、阳离子交换膜交替排列于正负电极之间，并用特制的隔板将其隔开，组成除盐(淡化)和浓缩两个系统，在直流电场作用下，以电位差为动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。
电渗析技术的研究始于德国，1903年,Morse和Pierce把2根电极分别置于透析袋内部和外部溶液中，发现带电杂质能迅速地从凝胶中除去;1924年,Pauli采用化工设计的原理，改进了Morse的实验装置，力图减轻极化，增加传质速率。但直到1950年Juda首次试制成功了具有高选择性的离子交换膜后，电渗析技术才进入了实用阶段，其中经历了三大革新：
(1) 具有选择性离子交换膜的应用；
(2) 设计出多隔室电渗析组件；
(3) 采用频繁倒极操作模式。
现在离子交换膜各方面的性能及电渗析装置结构等不断革新和改进，电渗析技术进入了一个新的发展阶段，其应用前景也更加广阔。
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。离
子交换膜对不同电荷的离子具有选择透过性。阳膜只允许通过阳离子，阻止阴离子通过，阴膜只允许通过阴离子，阻止阳离子通过。在外加直流电场的作用下，水中离子作定向迁移。由于电渗析器是由多层隔室组成，故淡室中阴阳离子迁移到相邻的浓室中去，从而使含盐水淡化。在食品及医药工业，电渗析可用于从有机溶液中去除电解质离子，在乳清脱盐、糖类脱盐和氨基酸精制中应用得都比较成功。
电渗析(ED)实验装置操作说明
电渗析（ED）实验装置操作说明
一．实验设备
1．电渗析：IONICS ，USA
2．膜片型号：①ANION MEMBRANE：AR103DQP
②CATION MEMBRANE：CR09EXMP
③NUMBER：12SET
二．实验料液
Dilute tank：7.2L（古龙酸+30%NaOH）,PH:7.0左右。
Concentrate Tank: 7.2L Water
Electrode Tank: 3L 1% NaSO4溶液
三．操作过程
1．料液中如有杂物或结晶，应先进行过滤后，方能加入水箱，以防膜片堵塞。
2．配置及量取溶液，加入对应的水箱
古龙酸溶液—Dilute 水箱
纯水—Conc 水箱
NaSO4溶液—极水水箱
3．启动泵浦，调整压力
①打开泵浦开关（POWRE），先对料液进行搅拌，4分钟后可对母液取
原样
②打开膜堆开关（STACK SWITCH），将电压调节至26V左右。
③调节压力及流量，并保持压力的稳定
浓水（CONCENTRATE）：0.8bar-0.9bar
母液（DILUTE）：0.8bar-0.9bar
极水（ELECTRODE）：0.8bar-0.9bar
④记录相应的数据
每3-4小时，记录相应的运行数值（主要有：时间、电压、电流、电
导、PH值、流量、压力、温度等），以便对运行过程进行分析。
每3-4小时，取样一次，约10ML。
⑤当母液的电导下降至5.0左右时，跟据其数值下降速度，基本可以停
机。
⑥量取每个水槽中的体积，并做相应的记录（量取体积时，应注意将管
道中残留的有效液体逼出。
四．膜堆的清洗
电渗析技术简介及其发展背景
电渗析技术简介及其进展背景
资料来源：2022-4-10
电渗析简介
电渗析(eletrodialysis,简称ED)技术是膜分别技术的一种,它将阴、阳离子交换膜交替排列于正负电极之间,并用特制的隔板将其隔开,组成除盐(淡化)和浓缩两个系统,在直流电场作用下,以电位差为动力,采用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分别出来,从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。
电渗析技术的讨论始于德国,1903年,Morse和Pierce把2根电极分别置于透析袋内部和外部溶液中,发觉带电杂质能快速地从凝胶中除去;1924年,PauIi采纳化工设计的原理,改进了Morse的试验装置,力图减轻极化,增加传质速率。但直到1950年Juda首次试制胜利了具有高选择性的离子交换膜后,电渗析技术才进入了有用阶段,其中经受了三大革新：⑴具有选择性离子交换膜的应用；(2)设计出多隔室电渗析组件；⑶采纳频繁倒极操作模式。
现在离子交换膜各方面的性能及电渗析装置结构等不断革新和改进,电渗析技术进入了一个新的进展阶段,其应用前景也更加宽阔。
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。离子交换膜对不同电荷的离子具有选择透过性。阳膜只允许通过阳离子,阻挡阴离子通过,阴膜只允许通过阴离子, 阻挡阳离子通过。在外加直流电场的作用下,水中离子作定向迁移。由于电渗析器是由多层隔室组成,故淡室中阴阳离子迁移到相邻的浓室中去,从而使含盐水淡化。在食品及医药工业, 电渗析可用于从有机溶液中去除电解质离子,在乳清脱盐、糖类脱盐和氨基酸精制中应用得都比较胜利。
电渗析的原理及其应用
电渗析的原理及其应用
1. 原理
电渗析（Electrodialysis，ED）是一种通过利用电场作用对溶液进行分离的技术。其原理基于离子迁移的规律，利用带电离子在电场中的导电性差异，实现离子的选择性分离。
电渗析系统由多个正负交替变化的离子选择膜组成，其中正离子选择膜只允许
正离子通过，负离子选择膜只允许负离子通过。当将含有混合离子的溶液通过电渗析系统时，正离子会通过正离子选择膜向负极迁移，而负离子则通过负离子选择膜向正极迁移。通过连续的离子选择，有效地实现溶液中离子的分离。
电渗析系统中的电场是由电极提供的，正极和负极之间的电压差使电场得以形成。应用外部电源源提供电能，使电源间膜上的离子总能量发生变化，进而驱动溶液中的离子迁移。
2. 应用
2.1 离子分离与浓缩
电渗析技术在离子分离与浓缩方面具有广泛的应用。通过调整电渗析系统中离
子选择膜的排列方式，可以实现对特定离子的选择性分离。这在海水淡化、废水处理和食品工业中的盐分去除等方面具有重要的应用价值。此外，电渗析还可以用于提取和回收溶液中的有价金属离子，从而实现资源的利用和循环利用。
2.2 酸碱调节
电渗析技术还可以用于酸碱调节。在饮料和食品工业中，pH值是控制产品品
质的重要参数。通过调整电渗析系统中的正离子选择膜和负离子选择膜的排列方式，可以实现溶液中酸性和碱性成分的选择性去除或浓缩，从而实现对溶液pH值的调节。
2.3 分离气体混合物
电渗析技术还可以应用于分离气体混合物。通过将气体混合物溶解在溶液中，
并利用电渗析系统中的离子选择膜实现离子的分离，从而实现对气体成分的选择性分离。这种方法可以应用于多个领域，如气体分离和制备纯度较高的气体。
电渗析（ED）技术及操作简介
电渗析（ED）技术及操作简介
电渗析（ED）技术及操作简介
电渗析原理
电渗析器是在外加直流电场的作⽤下，当含盐分的⽔流经阴、阳离⼦交换膜和隔板组成的隔室时，⽔中的阴、阳离⼦开始定向运动，阴离⼦向阳极⽅向移动，阳离⼦向阴极⽅向移动，由于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，因此允许⽔中阳离⼦通过⽽阻挡阴离⼦，阴离⼦交换膜（简称阴膜）的固定交换基团带正电荷，因此允许⽔中的阴离⼦通过⽽阻挡阳离⼦，致使淡⽔隔室中的离⼦迁移到浓⽔隔室中去，从⽽达到淡化的⽬的。电渗析器通电以后，电极表⾯发⽣电极反应，致使阳极⽔呈酸性，并产⽣初⽣态的氧O2和氧⽓Cl2。阴极⽔呈减性，当极节⽔中有Ca=+和Ng++时由⽣成CaCO3和Ng(OH)2⽔垢，结集在阴极上，阴极室有氧⽓H2排出。因此极⽔要畅通，不断排出电极反应产物，有利于电渗析器正常运⾏。
三、电渗析的结构
电渗析不论其规格怎样，形式如何，均由膜堆、电极、夹紧装臵三⼤部件组成。1.膜堆
⼀张阳膜、⼀张隔膜、⼀张阴膜，再⼀张隔板组成⼀个膜对，⼀对电极之间所有的膜对之和称膜堆。它是电渗析器的⼼脏部件，也是电渗析器性能好、坏的关键部件。在此简单介绍组成膜对零件的主要材料：（1）阴、阳离⼦交换膜：按膜中活性基团的均⼀程度可分为异相膜（⾮均质），均相膜与半均相膜。理论上讲均相膜优越，事实上由于各制膜⼚技术⽔平不齐，⽣产经验不等，制出来的膜性能相关很⼤，即使同⼀家⼚的产品由于批号不⼀样性能差别也
不⼩。本所通过试制⽐较确定采⽤上海化⼯⼚⽣产的异相膜，该膜性能相对⽐较稳定。
电渗析(ED)装置介绍
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电渗析法除盐工艺系统介绍 二
a．直流式除盐 原水流经一台或多台串联的电渗析器后，即能达到要求的水质。该法的优
点是可连续制水、管道简单；缺点是定型设备的出水水质随原水含盐量而变。 b.循环式除盐
将原水在电渗析器和水箱中多次循环，以达到所需出水的水质。其缺点是需 设置循环水泵和水箱，并只能间歇供水。 c. 部分循环式除盐
如下图所示。由于这种膜的化学性能是均匀的，膜的各部分具有相 同特性，是单相的，故叫均相膜。
半均相膜的聚合电解质与成膜材料混合得十分均匀，它的化学性能的 均匀性可以大为提高，但两者之间没有化学结合。
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电渗析膜（离子交换膜）介绍 三
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电渗析膜（离子交换膜）介绍 四
电渗析膜实例图
装置。
： 二 结构 电渗析器由膜堆、极区和压紧装置三部分构成。
1: 膜块；是由相当数量膜对组装而成。 a) 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。 b) 离子交换膜：是电渗析器关键部件，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。其中膜的分类：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：有机膜和无 机膜。
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电渗析装置介绍 三
电渗析器组装方式示意图
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电渗析装置介绍 四
四 电渗析器实例图
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电渗析装置介绍 五
五 极化与沉淀
在电渗析器的膜界面现像中，极化 现像主要发生在阳膜的淡室一侧，而 另一沉淀现像则主要发生在阴膜的浓 室一侧。
当阴膜室一侧出现水的离解，产生 的OH离子适移通过阴膜进入浓室， 使浓水的PH值上升，出现CaCO3 以至Ｍg(OH)2的沉淀现像。这些 沉淀产物附着于膜表面，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 正常运行正常。
电渗析法除盐工艺系统介绍 三
二)电渗析器与其他水处理设备的组合除盐系统 电渗析一般用于含盐量较高的苦咸水、高硬度水的部分除盐，以
作深度除盐的顶处理。由于电渗析法除盐有其适用范围．在应用中， 应根据原水水质和除盐水水质要求，与离子交换水处理技术等相结合 ，使其在水处理工艺中各自发挥其优势，以达到合理的技术经济效果 ，并能稳定运行。其常用的组合除盐水处理系统如下。 1．“预处理－电渗析－离子交换”的组合除盐系统 2．“预处理－离子交换－电渗析”的组合除盐系统 3．“预处理－离子交换(软化)－电渗析离子交换(软化)”的组合除盐 系统
它是直流式和循环式除盐相结合的一种方式：在部分循环式除盐工艺系统中 ，电渗析器的出口淡水分成两路，一路连续出水供用户使用；另一路返回电渗析 器与水箱中水相混，继续进行除盐。其特点是用定型设备．可适用不同水质和水 量的要求。在原水含盐量变化时，可调节循环量去保持出水水质稳定，但系统较 复杂。
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如下图所示。由于这种膜的化学性能是均匀的，膜的各部分具有相 同特性，是单相的，故叫均相膜。
半均相膜的聚合电解质与成膜材料混合得十分均匀，它的化学性能的 均匀性可以大为提高，但两者之间没有化学结合。
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电渗析膜（离子交换膜）介绍 三
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电渗析膜（离子交换膜）介绍 四
电渗析膜实例图
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电渗析装置介绍 七
七 防止和消除极化的主要措施
a) 控制操作电流，以避免极化现像的发生，减缓水垢的生成。 b) 定倒换电极，使浓，淡室亦随之相应倒换，这样阴膜两侧表面上的
水垢，溶解与沉积相互交替，处于不稳定状态。 c) 定期酸洗，用浓度１－１.５%盐酸溶液在电渗析器内循环清洗以清
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电渗析法除盐工艺系统介绍 四
三）水质预处理要求
电渗析法除盐、淡化时，进入电渗析器的水质一般应满足下列要求： （1）浊度 <1～3毫克/升 （2）活性氯 <0.2毫克/升 （3）总铁 <0.3毫克/升 （4）锰 <0.1毫克/升
（5）水温 5～40℃
四）适用范围
1）当进水含盐量在500-4000毫克/升时，采用电渗析器是经济合理的。 2）当进水含盐量小于500毫克/升时，应结合具体条件，通过技术经济比较，确定是否采用
电渗析法除盐工艺系统介绍 一
电渗析法水处理除盐工艺系统可以分两种：一种是电渗析器本体的工艺系统；另一种是电渗析器和其他水处理设 备的组合系统。
一）电渗析器本体的工艺系统
选则经济合理的电渗析工艺系统(即除盐方式)，是设计电渗析除盐水处理工艺的一个重要部分。一般应根据原水水 质、用水水量、用水水质要求等，通过技术经济比较后确定。常用的除盐方式有直流式、循环式和部分循环式三种。 如下图：
浓水箱电导 3750 3800 3800 3800 3720 3770 3770 3980 4100 4030 4030 4070 4080
淡水箱电导 761 925 918 891 913 942 1000 1048 901 926 916 971 966
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工程案例 一
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电渗析法除盐工艺系统介绍 二
a．直流式除盐 原水流经一台或多台串联的电渗析器后，即能达到要求的水质。该法的优
点是可连续制水、管道简单；缺点是定型设备的出水水质随原水含盐量而变。 b.循环式除盐
将原水在电渗析器和水箱中多次循环，以达到所需出水的水质。其缺点是需 设置循环水泵和水箱，并只能间歇供水。 c. 部分循环式除盐
电参析法。 3）在进水含盐量波动较大，酸、碱来源和废水排放等特殊情况下，可采用电渗析法 4） 电渗析器出口淡水含量不低于10-50毫克/升。
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电渗析法除盐工艺系统介绍 五
电渗析的一般应用行业
电渗析装置已被广泛应用于电力、化工、电子、环保、医药、纺织、食品等行业，获得令 人满意的经济效益，具体用途主要有： 1、海水、苦咸水淡化制取生活饮用水。 2、制取啤酒、汽水、纯净水等饮料用水。 3、制取低压锅炉用水。
Ｃ表示阳膜；Ａ表示阴膜
倒换电极前后结垢情况示意 图
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电渗析装置介绍 六 六 电渗析器运行的极化问题
极化是电渗析器运行中常见问题，其主要影响如下。 1) 降低电流效率 由于极化时、导致水分子大量解离，在电场作用下 ，水的解离造成H＋和OH—离子的迁移，可见其部分电能消耗在水的解离 和与脱盐无关的H＋和OH—离子迁移上，使电流效率下降。 2) 降低除盐率和产率 极化会在浓水室阴膜表面上产生沉淀，形成水 垢，对运行带来不良的影响。 3) 淡水pH值下降。
装置。
： 二 结构 电渗析器由膜堆、极区和压紧装置三部分构成。
1: 膜块；是由相当数量膜对组装而成。 a) 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。 b) 离子交换膜：是电渗析器关键部件，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。其中膜的分类：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：有机膜和无 机膜。
4、 电渗析和离子交换法联合使用，制取蒸馏水、高纯水、超纯水，这种制水方法可节约 酸碱80~90%，避免树脂的频繁再生，并大大降低制水成本。 5、 联合其他不同的处理单元，可制成满足电子、医药、食品、化工等更高档次的行业用 水。 6、电镀、电子等工业废水（液）中Au、Ag、Cu等贵重金属
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电渗析装置介绍 一
一 定义： 为降低电极反应在总能量消耗中所占的比例，工业生产中组 成多膜电渗析槽，称为电渗析器. 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
除结垢，酸洗周期从每周到每月一次，视实际情况而定。
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电渗析装置介绍 八
电渗析器规格性能表
隔板尺寸（ mm）
组装方式级 一段
膜对总数（ 对）
产水量（ mз /h）
进口水压（ MPa）
脱盐率（% ）
工作电压（ V）
工作电流（ A）
外形尺寸（ 长x宽x高 ）（mm）
800x1600x0.8
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电渗析装置介绍 二
c) 隔板：分浓、淡水隔板，交替放阴阳膜之间，使阴膜和阳膜之间保持一定间
隔，隔板平面水流，垂直隔板平面电流。隔板厚离0.9毫米。
2: 极区包括电极、极框和导水板
a) 电极：为连接电源所用 b) 极框：放置电极和膜之间，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。电渗析器还包括整流器，水泵，转子流量计等。
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电渗析膜（离子交换膜）介绍 一
离子交换膜是电渗析器的重要组成部分，按其选择透过性能，主要分为 阳膜与阴膜、按其膜体结构，可区分为异相膜、均相膜、半均相膜3种。异 相膜的优点是机械强度好、价格低，缺点是膜电阻大、耐热差、透水性大。 均相膜则相反。
异相模通常是具有交换基团的聚合 电解质(树脂)与成膜材料(粘合剂)粘合 生成薄膜，井加入衬网而制成。
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电渗析工作原理及过程 二
在电渗析过程中，电能的消耗主要用来克服电流通过溶液、膜时所受 到的阻力以及进行电极反应。运行时，进水分别地不断流经浓室、淡室以 及极室。淡室出水即为淡化水，浓室出水即为浓盐水，极室出水不断排除 电极过程的反应物质，以保证电渗析的正常进行。以最基本的双膜电渗析 槽为例：
电渗析器运行数据 一
日期
8月31日
时间
11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
试验机运行记录表
放流口电导
3530 3510 3510 3530 3510 3510 3510
浓水箱电导
3610 3610 3590 3580 3580 3580 3580
淡水箱电导
310x900 x0.8 4-8
225
1.0
>0.2
95
65-95
7 410 x800 x1500
150x850 x0.8 4-8
150
0.1
>0.15
95
40-60
1 210 x805 x1000
260x520 x0.8 4-8 225 0.3 >0.15 95
340 x550 x1200
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这种膜中的聚合电解质并不是连 续的，它的化学性能不均匀，如下图 所示，在膜和电解质之间为成膜材料 所充满，故叫异相膜， 膜中离子的迁 移或靠聚合电解质颗粒之间的接触， 或借颗粒之间存在的溶液，成当两者 同时存在时发生。
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电渗析膜（离子交换膜）介绍 二
均相膜指整张膜完全是按离子交换树脂的制造工艺制成的，是将树脂 的母体连接起来，成为连续的膜状物，在这种膜中聚合电解质和成膜材 料之间发生了化学结合而成为共聚体。
505 344 223 225 219 220 219
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日期 9月１日
9月２ 日
时间 9:00 10:00 11:00 12:00 13:30 14:30 16:00 9:00 10:30 12:00 13:15 15:00 16:15
放流口电导 3550 3570 3550 3560 3500 3540 3530 3760 3820 3790 3800 3880 3870
1-1
2-2
4-4
250
240
300
60
25
15
>0.25 >0.25 >0.25
40
60
>90
1902Fra Baidu bibliotek0
140
70100
40
60
45
930 x1600 x1450
930 x1600 x1550
930 x1600 x1600
400x1600x0.8
2-2
3-3
4-4
225
300
300
12
10
3-5
三 组装方式
电渗析器组装是用“级”和“段”来表示，一对电极之间膜堆称为“一级” 。水流同向每一个膜称为“一段”。增加段数就等于增加脱盐流程，也就是提高 脱盐效率，增加膜对数，可提高水处理量。 电渗析器组装方式可淡水产量和出水水质不同要求而调整，一般有以下几种组装 形式：一级一段；一级多段；多段一段；多级多段。
电渗析（ＥＤ）技术介绍
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电渗析工作原理及过程 一
电渗析法：在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的透过性(即 阳膜只允许阳离子透过，阴膜只允许阴离子透过)，使水中的阴、阳离 子作定向迁移，从而达到水中的离子与水分离的一种物理化学过程。
原理是：在阴极与阳极之间，放置着若干交替排列的阳膜与阴膜， 让水通过两膜及两膜与两极之间所形成的隔室，在两端电极接通直通 电源后，水中阴、阳离子分别向阳极、阴极方向迁移，由于阳膜、阴 膜的选择透过性，就形成了交替排列的离子浓度减少的淡室和离子浓 度增加的浓室。与此同时，在两电极上也发生着氧化还原反应，即电 极反应，其结果是使阴极室因溶液呈碱性而结垢，阳极室因溶液呈酸 性而腐蚀。因此，在电渗析过程中，电能的消耗主要用来克服电流通 过溶液、膜时所受到的阻力及电极反应。
>0.2
>0.2
>0.2
60-70 70-80 90>95
100150
90-120 70-100
28.1
25
26.5
530 x1600 x1200
530 x1600 x1450
530 x1600 x1500
400x800 x0.8 4-8
220
1.5
>0.2
90>95
50-80
8.8 530 x800 x1200