电渗析知识
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
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）
电渗析的原理及主要应用
电渗析的原理及主要应用1. 电渗析的基本原理电渗析是一种将离子或分子从溶液中分离出来的分离技术。
它是利用电场作用力和渗透作用力的综合作用来实现的。
下面是电渗析的基本原理：•电场作用力：当电流通过由两个电极构成的离子选择膜时，电流通过离子选择膜产生电场，离子会受到电场力的作用而被迫迁移，使得带电的离子在电场中得到分离和运移。
•渗透作用力：渗透力是由渗透系数和浓度梯度共同决定的。
溶液中浓度高的离子在自由扩散作用下会通过溶剂透过选择膜渗透到低浓度的侧面，从而使离子在选择膜中得到分离。
•离子选择膜：离子选择膜是一种具有特殊结构和特定通透性的薄膜，可以允许特定的离子或分子通过，同时阻止其他离子或分子通过。
根据要分离的物质不同，选择膜的选择也不同。
2. 电渗析的主要应用2.1 分离离子电渗析技术广泛应用于离子的分离、提纯和浓缩。
其主要优点包括可高效分离、操作简单、良好的选择性以及适用于各种离子体系等。
一些常见的应用包括：•水处理：电渗析可用于水处理过程中，如海水淡化、废水处理和饮用水净化。
通过电渗析可以去除水中的盐分、重金属离子和其他有害物质，提高水质。
•电解质的纯化：电渗析可以用于质谱仪和其他分析仪器中对电解液的纯化，可以从混合溶液中有效地去除杂质离子，提高质谱的灵敏度和准确性。
•医药领域：电渗析可以用于制备高纯度的药物中间体和生物活性物质，如合成肽的纯化、蛋白质的分离和纯化等。
•化学工业：电渗析可以用于产业分离、物质浓缩和废水处理中的离子分离任务，有助于提高工业生产的效率和产品质量。
2.2 生物医学领域电渗析在生物医学领域也有广泛应用：•细胞和组织工程：通过电渗析，可以自由地控制细胞外环境中的离子浓度，使得细胞和组织得到更好的生长和分化。
•药物输送：电渗析可以用于药物的有效输送和释放，例如通过改变渗透膜的电荷特性来控制药物的释放速率和输送方向。
•生物分析：电渗析可以用于生物样品的预处理、测定和分离，如血液分析中对离子、蛋白质和药物的测定。
电渗析器基本知识
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，阻挡阴离子通过，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、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。
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”。
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。
电渗析器的组装方式可根据淡水产量和出水水质的不同要求而调整，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。
三、辅助设备电渗析器除本体以外尚须配备整流器、过滤器、酸洗设施，水泵仪表等辅助设备。
说明：(1)适用于原水含盐量≤800毫克/升，如原水含盐量>800毫克/升时，则需根据含盐量调整整流器的型号。
(2)电渗析器除盐率计算采用DDS-11A型电导仪，配套供给。
(3)当采用浓水循环系统时，需配置浓水箱及水泵，浓水箱可用塑料水箱，其容积约相当于淡水量的40%。
四、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，根据我公司的试验资料，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。
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。
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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。
电渗析技术
膜堆：
其结构单元包括阳膜、隔板(浓、淡水室)、阴膜，一 个结构单元也叫一个膜对。 一台电渗析器由许多膜对 组成，这些膜对总称为膜堆。 隔板常用l～2mm的硬聚氯乙 烯板制成，板上开有配水孔、 布水槽、流水道、集水槽和集 水孔。隔板的作用是使两层膜 间形成水室，构成流水通道， 并起配水(淡化室)和集水(浓缩 室)的作用。
基本条件：
（1）离子交换膜的选择透过性 （2）直流电场
1.1 电渗析的定义
离子交换膜：离子交换膜的实质是渗析膜，对阴、阳离
子具有选择透过性。离子交换膜具有选择透过性是由于膜 上的固定离子基团吸引膜外溶液中异种电荷离子，使它能 在电位差或同时在浓度差的推动下透过膜体，同时排斥同 种电荷的离子，拦阻它进入膜内。
2.2 电渗析器的介绍
电渗析器(electordialyzer)简称ED，利用电渗析原理， 在离子交换膜和直流电场的基本条件下，使电解质的离 子产生选择性迁移，可实现溶液的淡化、浓缩、精制或 纯化等工艺过程的设备。
2.2 电渗析器的介绍
电渗析器的构造由膜堆、极区和压紧装置三
大部分构成。
2.2 电渗析器的介绍
1.2 电渗析的原理
（2）从作用机理来说，离子交换属于 离子转移 置换，离子交换树脂在过程中发生离子交换反应。 而电渗析属于离子截留置换，离子交换膜在过程 中起离子选择透过和截阻作用。所以更精确地说， 应该把离子交换膜称为离子选择性透过膜； （3）电渗析的工作介质不需要再生，但消耗电 能；而离子交换的工作介质必须再生，但不消耗 电能。
①非均相(异相)离子交换膜。指由离子交换树脂的细粉末
和起粘合作用的高分子材料经加工制成的离子交换膜。 （树脂分散在粘合剂中，因而在膜结构上是不连续的，固 称为异相膜）。 ②均相离子交换膜。由具有离子交换基团的高分子材料直 接制成的连续膜，或是在高分子膜基上直接接上活性基团 而成的。（膜中离子交换基团与成膜的高分子材料发生化 学结合起来，其组成完全均一，故称之为均相膜） ③半均相离子交换膜。成膜的高分子材料与离子交换基团 组合得十分均匀，但它们之间并没有形成化学结合。
电渗析知识
超
超滤膜
滤
水盐
与 反
超滤过程
渗
透
压力（要大于渗透压力）
的
盐 大分子
区
供水
别
反渗透膜
示
意
水
反渗透
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超滤的截留机理：主要是物质在膜表面及微孔内的吸附、在孔 内的停留（阻塞）、膜表面的机械截留（筛分）、架桥截留和 膜内部网络截留。
机械截留
吸附截 架桥
留
截留
膜表面截留
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膜内部网络截留
超滤在水处理的应用
最-6- 佳的操作条件，设法消除或改善这些不利影响。
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
电成渗离析子的亏极空化现现象象对，电当渗操析作的电运流行有密很度大增影大响到：一定程度 （1时）极，化主时体一溶部液分内电的能离消耗子在不水能的迅电速离补上充，到使电膜流的效界率面下上降，； （2从）极而化迫时使，水在分浓子水电侧离的阴产膜生界H面+和上O形H成—沉来淀负会载堵电塞流水，流这通道。
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电渗析装置示意动画
2.电渗析器装置与组装
主要部件 离子交换膜：组装前膜预处理，操作溶液浸泡24-48小时，停运时充满溶液 隔板：膜的支撑体，保持膜间距，水流通道；浓、淡室隔开 电极：要求耐腐蚀、导电性能好 夹紧装置：把极区和膜堆组成不漏水的电渗析器整体
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电渗析器组装
–几个术语：
–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
电渗析技术的工作原理
电渗析技术的工作原理1. 引言电渗析技术是一种基于电化学原理的分离技术，广泛应用于化学、生物、环境等领域的样品分析和废水处理中。
它通过应用外加电场来实现溶液中成分的选择性传递和分离，具有高效、快速、环保等优点。
2. 基本原理电渗析技术的基本原理是利用外加电场对带电物质在溶液中进行迁移和分离。
在一个由两块导体板组成的电解槽内，将待分离的混合溶液注入，在两块导体板之间形成一定间隙（称为间隔层）。
其中一块导体板通常被称为阳极，另一块导体板通常被称为阴极。
当外加直流电场施加到阳极和阴极之间时，带正电荷的离子会向阴极迁移，而带负电荷的离子则向阳极迁移。
这种迁移过程被称为“电迁移”。
不同离子由于其大小、形状、电荷等特性不同，在外加电场下会以不同的速度迁移，从而实现了离子的分离。
3. 电渗析过程电渗析过程主要包括两个关键步骤：迁移和传递。
下面将详细介绍这两个步骤的原理和影响因素。
3.1 迁移在电渗析过程中，带电物质在间隔层中向阳极或阴极迁移。
其迁移速率可以通过法拉第定律进行描述，即：v=μE其中，v表示离子的迁移速率，μ表示离子的迁移率（与离子种类相关），E表示外加电场强度。
根据法拉第定律可知，离子的迁移速率与电场强度成正比。
因此，在电渗析实验中，调节外加电场强度可以控制离子的迁移速率，从而实现对溶液中各组分的选择性传递和分离。
3.2 传递在间隔层中，溶液中不同成分之间会发生物质传递现象。
这是因为溶液中各组分之间存在浓度梯度，在外加电场作用下会发生扩散和对流等传质方式。
传递过程的速率由弗里德尔和斯维克定律描述，即：J=−D dcdx+vc其中，J表示物质的传递速率，D表示物质的扩散系数，c表示物质的浓度，x表示间隔层内的位置。
根据弗里德尔和斯维克定律可知，在电渗析实验中，调节间隔层内浓度梯度和离子迁移速率可以控制物质的传递速率，从而实现对溶液中各组分的选择性传递和分离。
4. 影响因素电渗析技术的性能受多种因素影响。
第七章 电渗析
离子交换膜的性能指标
? 交换容量：膜的交换容量是表示在一定量的膜样品中 所含活性基团数，通常以单位干重膜所含的可交换离 子的毫克当量数表示（meq/g)。一般用离子交换法测 得，即阳膜先转化成H型，用0.1M NaOH溶液反滴； 阴膜转化成Cl型，用0.1M AgNO3溶液滴定。一般电渗 析膜的交换容量约为1～3毫克当量/克（干膜）。
? 在预先制备的基膜上引入功能基团。过程简单，但功 能基化程度不易控制，经常会出现功能基化不均匀。
半均相离子交换膜制备
? 用粒状粘结剂浸吸单体进行聚合在功能基化，制成含 粘结剂的热塑性离子交换树脂，再按照非均相膜制备 方法制备成膜。
? 用粉状粘结剂浸吸单体、增塑剂等，然后涂在网布上 进行热压聚合再功能基化。（对网布要求较高，一般 多用长纤维的氯纶）
电渗析器流程
电渗析器组件
? 主要采用压滤型。由隔板、离子交换膜、电极框 和上下压紧板组成,它们都为板片结构。其中隔板、 离子交换膜是电渗析器的主体。隔板由隔板框和隔 板网组成。 ? 隔板作用：阴阳离子交换膜的隔离物和支撑物、 与离子交换膜一起构成液流通道、形成浓水和淡水 隔室、强化传质、构成隔室密闭周边。
其结果是在阳极室 OH-减少，水呈酸性，并产生氧气、氯气等
腐蚀性气体，因此，应选用耐腐蚀的阳极材料；阴极室 H+减
少，水呈碱性，若水中含有 Ca2+、Mg2+、HCO3- 等离子时，会 产生CaCO3、Mg(OH)2等沉淀物，结集在阳极上形成水垢，同
时有氢气放出。因此，要不断向极室通入极水，以便能不断排
?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。
电渗析技术
电渗析技术
电渗析技术（electrophoresis）是一种研究物质在电场中移动性能及电位分布情况的分析技术。
它可以用来分析多种物质，包括蛋白质、核酸、离子、免疫球蛋白等。
电渗析技术最常用于生物学和化学实验室中，是研究物质快速分离和分析的常用技术之一。
电渗析技术的原理是，将待分析的样品涂布在导电垫上，然后将导电垫放在一个柱状结构的电渗板中。
将电极负极放置在电渗板的一端，将正极放置在另一端。
当电渗板中通过一定的电压，使其产生电场时，样品中的电荷粒子会在电场中移动，最终沿着电渗板的梯度移动到电极的出口处，从而实现样品的分离和分析。
电渗析技术有很多优势，首先，它能够快速、准确地分析多种物质，是一种灵敏度很高的分析技术；其次，它可以以最小的试剂用量来准确分析样品，可以得到准确的结果；此外，它可以实现连续处理，以增加分析样品的数量；最后，它是一种低成本的技术，可以实现大规模的样品分析。
电渗析技术广泛应用于生物学、分子生物学、免疫学、化学等领域。
它可以应用于对DNA、RNA、蛋白质、细胞分子等进行注释和分类；应用于药物研究和药物开发，检测药物活性和药物效应；用于科学研究和技术开发，如转基因和生物工程等；还可以用于临床医学中，常用于心肌损伤的诊断和血液的检测等。
电渗析技术的应用范围很广，对于各类生物分子的研究和分析有着重要的作用。
尽管这项技术已存在很长时间，但也有一些问题，如
结果的准确性和可重现性、重现分离的灵敏度等。
为了更有效地开发和使用这项技术，应加强相关研究，并根据不同研究需求开发不同类型的电渗析设备，以提高电渗析技术的性能和改进分析结果的准确度。
什么叫渗析--什么叫电渗析
什么叫渗析？什么叫电渗析？
渗析是属于一种自然发生的物理现象。
如将两种不同含盐量的水，用一张渗透膜隔开，就会发生含盐量大的水的电解质离子穿过膜向含盐量小的水中扩散，这个现象就是渗析。
这种渗析是由于含盐量不同而引起的，称为浓差渗析。
渗析过程与浓度差的大小有关，浓差越大，渗析的过程越快，否则就越慢。
因为是以浓差作为推动力的，因此，扩散速度始终是比较慢的。
如果要加快这个速度，就可以在膜的两边施加一直流电场。
电解质离子在电场的作用下，会迅速地通过膜，进行迁移过程，这就称为电渗析。
电渗析膜是用高分子材料制成的一种薄膜，上面有离子交换活性基团。
膜内含有酸性活性基团的称为阳膜；有碱性活性基团的称为阴膜。
从膜的结构上分，又可分为异相膜、均相膜、半均相膜三种。
电渗析
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Electrodialysis
35
Electrodialysis
36
4
第六节 ED的脱盐过程
利用ED技术各种脱盐流程 C——浓缩室；D——脱盐室
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5
1
电渗析与反渗透 电渗析与反渗透
不同点： 反渗透过程，水是在低压下透过膜，必要能 耗是水分子透过膜在通道中摩擦引起的，表 明与原水浓度无关； 电渗析过程，是离子透过膜，从淡水侧迁移 到浓水侧，必要能耗是离子透过膜通道中摩 擦引起的，与原水浓度成正比。
•非选择性膜三室电渗析器
阳离子交换膜：含有酸性活性基团，可解离出阳离子 对阳离子具有选择透过性，简称为阳膜 阴离子交换膜：含有碱性活性基团，可解离出阴离子 对阴离子具有选择透过性，简称为阴膜
ED技术的特点（续）
不足之处：只能除去水的盐分，而不能除去其中的 有机物，某些高价离子和有机物还会污染膜；易发 生浓差极化而产生结垢（用 EDR 可以避免）；与 RO相比，脱盐率较低，装置比较庞大且组装要求 高，因此它的发展不如RO快。
Electrodialysis
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Electrodialysis
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Electrodialysis
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2
二、离子交换膜的选择透过性
可由以下几个方面加以说明： 1. 孔隙作用——只有当被选择的离子的水合半径小于 孔隙半径时，该离子才能透过膜。 2. 静电作用——根据同电性相斥、异电性相吸的静电 作用规律，阳膜选择吸附阳离子；阴膜选择吸附 阴离子。 3. 扩散作用——膜对溶解离子具有传递迁移能力。由 吸附 ~ 解吸 ~ 迁移的方式，把离子从膜的一端输 送到另一端。
什么是电渗析
什么是电渗析
电渗析（Electrodialysis，简称ED）根据国标GB/T20103—2006定义为“以直流电为推动力，利用阴、阳离子交换膜对水溶液中阴、阳离子的选择透过性，使一个水体中的离子通过膜转移到另一个水体中的物质分离过程”。
阳离子交换膜体中的固定基团为带有负电荷的荷电基团，可选择性透过阳离子，即只透过阳离子；阴离子交换膜体中的固定基团为带有正电荷的荷电基团，可选择性透过阴离子，即只透过阴离子。
一般而言，离子交换膜从结构上可分为异相膜和均相膜，异相膜为膜体由含有活性基团的聚合物（如离子交换树脂粉末和作为黏合剂的线型聚合物）混炼而成，即两种聚合物间无关联的离子交换膜；均相膜为膜体由离子交换材料形成，除增强材料之外未混入其他黏结材料的膜。
电渗析
（4）果汁、酒等饮料的消毒与澄清。应用超滤技术可除 去果汁的果胶和酒中的微生物等杂质，使果汁和酒在净化 处理的同时保持原有的色、香、味，操作方便，成本较低。 （5）在医药和生化工业中用于处理热敏性物质，分离浓 缩生物活性物质，从生物中提取药物等。 （6）造纸厂的废水处理。
反渗透技术
盐溶液 纯水
H2O 1885 年 , Van’t Hoff 渗 透压定律：
·R·T·Ci
渗透是在膜两边渗透压 差—— 的作用下的溶剂 流动；而反渗透、超滤是在
渗 透
P >
反渗透
一外加压力差 P > 的
作用下, 溶剂逆向流动。
反渗透技术
1、注意：反渗透不是渗透的逆过程，两者同样是在等温条件下，水从高 化学位一侧透过膜向低化学位一侧的迁移。显然反渗透可实现从溶液 中分离出溶剂。 2、反渗透膜：有非对称性膜、复合膜和中空纤维膜。 3、制膜材料：主要是各种纤维素酯（醋酸纤维素，三醋酸纤维素、醋酸 丙酸纤维素）和各种聚酰胺（脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺、聚砜酰 胺）
超滤技术
• 1 超滤（UF）原理
• “以压差为推动力的膜分离过程”。即：选用有一定 孔径的膜装在超滤器中，样品溶液在一定压力作用下， 分子量小的分子和溶剂透过膜被滤过，而膜内留下分子 大的样品组分，从而达到分离和浓缩。 2 超滤膜 用于超滤分离技术的膜——超滤膜。 是非对称性的膜，其特点：断面不对称。
常见超滤膜使用的条件 材料 适用PH值 使用温度(℃) 醋酸纤维素 3－8 0－40 聚酰胺 5－9 0－40 聚砜 2－12 0－100
超滤膜技术应用领域
超滤膜的应用也十分广泛，在作为反渗透预处理、 饮用水制备、制药、色素提取、阳极电泳漆和阴极电 泳漆的生产、电子工业高纯水的制备、工业废水的处 理等众多领域都发挥着重要作用。 超滤技术主要用于含分子量500～500,000的微粒 溶液的分离，是目前应用最广的膜分离过程之一，它 的应用领域涉及化工、食品、医药、生化等。主要可 归纳为以下方面。
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。
第七章电渗析资料
0
阴离子交换树脂粉 0
70
聚异丁烯
4.2
5.8
硬脂酸钙
1.1
1.2
酞青蓝
0.1
聚乙烯起粘合剂作用 聚异丁烯起粘合、增柔作用，赋予膜弹性 硬脂酸钙作脱模剂和稳定剂 酞菁蓝是染料，以区别于阳膜的本色 还可以添加防老剂、抗氧化剂等成分
工艺流程和成膜条件
80-100℃
200-300目
树脂——干 燥——出料过筛————磨粉过筛————树脂粉
1. 聚乙烯 110—120℃
10-15 MPa
2. 聚异丁烯 双辊混炼机—— 拉片————加网热压
3. 硬脂酸钙
45min
4. 树脂粉
混炼均匀后在延压机上拉成需要厚度的膜片。再将两张尼龙网 布分别覆盖在膜片的上下，送入热压机中，成为实用的膜。 异相膜树脂与粘结剂仅是机械结合，使用过程中树脂易脱落。
t g = (Em十Em0) /2 Em0
Em0——在一定条件(一般是25℃，膜两侧溶液分别为0.1mol／L KCI 和0.2mol／L KCl )下，理想膜的膜电位，可由奈恩斯特公式计算；
膜电阻影响电渗析器工作时,所需要的电压和电能消 耗。一般在不影响其他性能的情况下电阻越小越好。
通常以2525℃，于0.10m.1oml／olLL KCl溶液0或.1m0.o1lm／oLl L NaCI溶液中测定的膜电导作为比较标准
4. 选择透过度
A. 反离子迁移数
某一种离子在膜内的迁移量与全部离子在膜内迁移量的比值可用离子 迁移所携带电量之比来表示.
粒状聚氯乙烯 ∣二氯乙烷 溶胀
∣
悬浮聚合 ∣ 白球
┌───┴───┐
∣H2SO4 磺化
∣氯甲醚 氯化
电渗析技术的原理及应用
电渗析技术的原理及应用电渗析技术是一种利用电场驱动离子分离的技术，广泛应用于分析化学和生物化学领域。
本文将介绍电渗析技术的原理及其在环境监测、生化分析等方面的应用。
一、电渗析技术的原理电渗析技术是利用电动力学现象，通过在电场作用下使带电粒子迁移，实现对其分离的一种方法。
其基本原理是通过电场的作用，使带电物质在半透膜上迁移，并且在迁移过程中与质子或水合离子交换，实现它们的分离。
电渗析的原理涉及离子传输、电解质溶液和电场效应等多个方面。
在电渗析过程中，首先需要选择合适的半透膜，以确保只有特定大小和电荷的离子能够通过。
其次，需要在半透膜的两侧创建一个电场，使带电离子向电场的方向迁移。
最后，离子在半透膜上交换质子或水合离子，从而实现它们的分离。
二、电渗析技术的应用1. 环境监测中的应用电渗析技术在环境监测中发挥着重要作用。
例如，它可以用于检测水体中的重金属离子浓度。
通过选择合适的半透膜和电场强度，可以实现对水体中重金属离子的选择性吸附和迁移。
在分析过程中，可以使用电导率或吸附指示剂等方法来监测离子的迁移情况，并通过离子迁移速度的差异来定量分析重金属离子的浓度。
2. 生化分析中的应用电渗析技术还可以应用于生化分析领域。
例如，可以利用电渗析技术分离和分析蛋白质样品中的离子。
在电渗析过程中，样品中的蛋白质会与质子或水合离子交换，从而实现对蛋白质的分离。
通过监测蛋白质的迁移过程中的电导率变化，可以定量分析样品中的蛋白质含量。
3. 食品安全检测中的应用电渗析技术还可以应用于食品安全检测中。
例如，可以利用电渗析技术分离和检测食品中的有害重金属离子。
通过选择合适的半透膜和电场强度，可以实现对有害重金属离子的选择性吸附和迁移。
通过监测离子的迁移速度和电导率变化，可以定量分析食品中有害重金属离子的含量。
总结：电渗析技术是一种利用电场驱动离子分离的方法，具有选择性高、操作简便等优点。
它在环境监测、生化分析和食品安全检测等领域有着广泛的应用。
电渗析原理及应用
电渗析原理及应用电渗析（Electrokinetic Chromatography，简称EKC）是一种基于电动力学原理的色谱技术。
它是既有电泳分离机理又有色谱分离机理的一种色谱技术，可以在一种载流液中实现离子和中性物质的分离。
电渗析的原理是基于溶质在电场中的迁移速率与溶质与电双层之间作用力的平衡关系。
在电场中，带电分子会受到电场力的作用而迁移，而中性分子则主要由于弥散作用而迁移。
电双层是电解质溶液中电极表面附近的层状结构，由溶剂中的离子和溶液中的电极起荶氧化还原反应生成的电子组成。
当电场施加在电双层上时，带电粒子在电极表面附近沿电场方向迁移。
电渗析的应用广泛。
首先，在生物医药领域中，电渗析常用于对生物样品中的蛋白质和胜肽进行分离和分析。
它可以通过选择合适的电泳缓冲溶液和添加表面活性剂，实现复杂蛋白质混合物的高效分离和富集。
其次，在环境监测和食品安全领域，电渗析可以用于快速检测样品中的有害物质，并提供高灵敏度和高分辨率的分析结果。
此外，电渗析还可以应用于药物分析、生物化学分离和化学品分析等领域。
电渗析技术具有许多优点。
首先，由于电渗析使用电动力学力实现分离，其分离速度快。
此外，电渗析技术对样品的处理要求较低，可以直接对复杂的样品进行分析。
另外，电渗析还可以在一定程度上减小操作误差，提高分析结果的准确性和重复性。
在实际应用中，电渗析还可以与其他色谱技术（如毛细管电泳、气相色谱等）结合使用，从而实现更广泛的应用。
尽管电渗析技术在实际应用中存在一些局限性，如样品的盐度和pH 值对分离效果的影响等，但随着技术的不断发展和改进，电渗析在分析领域的应用前景十分广阔。
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电渗析知识
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。
电渗析与近年引进的另一种膜分离技术反渗透相比，它的价格便宜，但脱盐率低。
当前国产离子交换膜质量亦很稳定，运行管理也很方便，自动控制频繁倒极电渗析(EDR)，运行管理更加方便。
原水利用率可达80%，一般原水回收率在45-70%之间。
电渗析主要用于水的初级脱盐，脱盐率在45-90%之间。
它广泛被用于海水与苦咸水淡化;制备纯水时的初级脱盐以及锅炉、动力设备给水的脱盐软化等。
实质上，电渗析可以说是一种除盐技术，因为各种不同的水(包括天然水、自来水、工业废水)中都有一定量的盐分，而组成这些盐的阴、阳离子在直流电场的作用下会分别向相反方向的电极移动。
如果在一个电渗析器中插入阴、阳离子交换膜各一个，由于离子交换膜具有选择透过性，即阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，阴离子交换膜只允许阴离子以通过，这样在两个膜的
中间隔室中，盐的浓度就会因为离子的定向迁移而降低，而靠近电极的两个隔室则分别为阴、阳离子的浓缩室，最后在中间的淡化室内达到脱盐的目的。
实际应用中，一台电渗析器并非由一对阴、阳离子交换膜所组成(因为这样做效率很低)，而是采用一百对，甚至几百对交换膜，因而大大提高效率。
一、应用范围
目前电渗析器应用范围广泛，它在水的淡化除盐、海水浓缩制盐精制乳制品，果汁脱酸精和提纯，制取化工产品等方面,还可以用于食品，轻工等行业制取纯水、电子、医药等工业制取高纯水的前处理。
锅炉给水的初级软化脱盐，将苦咸水淡化为饮用水。
电渗析器适用于电子、医药、化工、火力发电、食品、啤酒、饮料、印染及涂装等行业的给水处理。
也可用于物料的浓缩、提纯、分离等物理化学过程。
电渗析还可以用于废水、废液的处理与贵重金属的回收，如从电镀废液中回收镍。
二、基本性能
(1)操作压力0.5─3.0kg /cm2左右
(2)操作电压、电流100─250V，1─3A
(3)本体耗电量每吨淡水约0.2─2.0度
三、电渗析法的特点为
①可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用;
②可以用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质;
③在原理上，电渗析器是一个带有隔膜的电解池，可以利用电极上的氧化还原效率高。
四、在电渗析过程中，也进行以下次要过程
①同名离子的迁移，离子交换膜的选择透过性往往不可能是百分之百的，因此总会有少量的相反离子透过交换膜;
②离子的浓差扩散，由于浓缩室和淡化室中的溶液中存在着浓度差，总会有少量的离子由浓缩室向淡化室扩散迁移，从而降低了渗析效率;
③水的渗透，尽管交换膜是不允许溶剂分子透过的，但是由于淡化室与浓缩室之间存在浓度差，就会使部分溶剂分子(水)向浓缩室渗透;
④水的电渗析，由于离子的水合作用和形成双电层，在直流电场作用下，水分子也可从淡化室向浓缩室迁移;
⑤水的极化电离，有时由于工作条件不良，会强迫水电离为氢离子和氢氧根离子，它们可透过交换膜进入浓缩室;
⑥水的压渗，由于浓缩室和淡化室之间存在流体压力的差别，迫使水分子由压力大的一侧向压力小的一侧渗透。
显然，这些次要过程对电渗析是不利因素，但是它们都可以通过改变操作条件予以避免或控制.。