电渗析
实验电渗析
实验电渗析
电渗析实验，又称为电泳实验，是利用物质在电场中的电泳运动及色谱的原理来将物质分离的实验，其原理是由于某些物质在电场中具备不同的带电性或者带电量，使这些物质在电场中产生电泳运动，而不同物质在电泳运动中会有所不同，从而将这些物质分开，以达到分离的目的。
电渗析实验的步骤非常简单，首先在实验环境中，准备好将要进行分离的物质，如蛋白质、核酸或者基因，然后准备好电极、碱性缓冲液，并将所有材料放入可以施加电压的容器中，容器常用的有盒形柱形容器或带玻璃杯头的玻璃管。
在容器中施加一定强度的电压，并另外准备一个盒形容器作为电极，放在电极容器中用于收集物质，然后将两个容器连接起来，打开电源，控制电压，开始细胞或者分子在受到定向电场的作用下的运动，最后产生的带电的物质会在两个容器之间的电场作用下聚集，实现分离的目的。
电渗析实验的步骤虽然很简单，但是非常有用，可以实现分子级到细胞级分子的快速分离和检验，并且在诊断、分配新物种、生物化学等领域发挥着很大的重要作用。
电渗析实验属于高级分离技术，除此之外，还可以通过微量精确离心、液体色谱分离等方法来达到良好的分离效果，建议实验室应该根据自己的实验需求选择合适的方法。
电渗析法——精选推荐
电渗析法百科名片电渗析法是利用电场的作用，强行将离子向电极处吸引，致使电极中间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水的。
一般情况下水中离子都可以自由通过交换膜，除非人工合成的大分子离子。
电渗析与电解不同之处在于：电渗析的电压虽高，电流并不大，维持不了连续的氧化还原反应所需；电解却正好相反。
电渗析广泛应用于化工、轻工、冶金、造纸、海水淡化、环境保护等领域。
目录编辑本段电渗析法（electrodialysis【ED】）指的是在外加直流电场的作用下，利用阴离子交换膜和阳离子交换膜的选择透过性，使一部分离子透过离子交换膜而迁移到另一部分水中，从而使一部分水淡化而另一部分水浓缩的过程。
编辑本段基本原理和特点电渗析器中交替排列着许多阳膜和阴膜，分隔成小水室。
当原水进入这些小室时，在直流电场的作用下，溶液中的离子就作定向迁移。
阳膜只允许阳离子通过而把阴离子截留下来；网膜只允许阴离子通过而把阳离子截留下来。
结果佼这些小室的一部分变成含离子很少的淡水室，出水称为淡水。
而与淡水室相邻的小室则变成聚集大量离子的浓水室，出水称为浓水。
从而使离子得到了分离和浓缩，水便得到了净化。
电渗析和离子交换相比，有以下异同点：（1）分离离子的工作介质虽均为离子交换树脂，但前者是呈片状的薄膜，后者则为圆球形的颗粒；（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。
电渗析法处理废水的特点是；不需要消耗化学药品，设备简单，操作方便。
编辑本段电潜桥膜利用电渗析原理进行脱盐或处理废水的装置，称为电渗析器。
(1)电渗析器的构造它由膜堆、极区和压紧装置三大部分构成。
1)膜堆：其结构单元包括阳膜、隔板、阴膜，一个结构单元也叫一个膜对。
电渗析
离子迁移 情况如图9-10所示，在直流电场作用下，淡 化室（如D）中的阳离子向阴极方向移动并透过阳膜进 入右侧浓缩室，淡化室中的电解质（NaCl）浓度逐渐 减小，最终被除去。在浓缩室（如E）中阳离子趋向阴 极时，受到阴膜的阻挡留在浓缩室中，阴离子趋向阳 极室时受到阳膜的阻挡留在浓缩室中。
离子交换膜是电渗析装置的关键部件，一般认为 实用的离子交换膜应具备： 良好的选择透过性（衡量膜性能的主要指标） 较小的膜电阻 较好的化学稳定性 较高的机械强度和适宜的抗溶胀性能 较低的扩散性能和价格 膜的选择透过性的优劣用离子迁移数和膜的选择透过 度来表示 膜的选择透过度P是膜在一定的条件下，反离子在膜内 迁移量与理想膜的迁移数的增加值之比：
极限电流密度是使膜界面层中产生极化现象时的电 流密度。 减小边界层厚度可以使极限电流密度增大,进而可 以 尽可能的减小极化现象,有助于电渗析过程的进行。
5.电渗析技术的优缺点
• 优点：
• 1.能量消耗少。运行过程中，不发生相的变化，只是用 电能来迁移水中已解离的离子，耗能与水中的含盐量成 正比。 • 2.药剂耗量少，环境污染小。离子交换法处理时，交换 树脂失效，需用大量酸碱再生，水洗时有大量酸碱排出 ；而电渗析处理水时，仅酸洗时需要少量酸。 • 3.设备简单，操作方便。材料为高分子材料，抗化学污 染和抗腐蚀性能好。运行中，不需用酸碱进行反复的再 生处理。 • 4.设备规模和拖延浓度范围的适应性大。 • 5.以电为动力，运行成本较低。
电渗析法-
电渗析法电渗析法是一种利用电场和膜透析原理相结合的隔膜分离技术，可以用于分离、纯化各种化合物，尤其是水中的离子和小分子有机化合物。
电渗析法具有高效、连续、自动化、对环境污染小等优点，因此在水处理、制药、化工等领域得到了广泛应用。
电渗析法的原理是利用电场作用于带电离子在带电膜上移动，离子会被挤出水分子并被膜固定。
随着时间的推移，离子在膜内聚集，随后被移除。
在电渗析过程中，离子通过离子交换膜向外移动，而水分子则通过通透性高的汲水膜进入电池中。
电渗析法的设备主要包括电渗析池、离子交换膜、汲水膜、运动电场、pH 控制系统等。
其中，离子交换膜是电渗析法的关键部件，其作用是选择性地将带电离子从水中分离出来。
汲水膜则是用于防止水分子进入离子交换膜内，从而防止水分子与带电离子混合。
在电渗析法的实际应用中，首先是将待处理溶液注入电渗析池内，然后加入一些化学试剂调节溶液的pH值和离子浓度。
接着开启电场和水流控制系统，水分子流入汲水膜，而离子通过离子交换膜开始向外移动。
当移动到膜的另一侧时，离子会被收集起来用于后续的分离和纯化。
电渗析法的分离效率受多种因素的影响，如电场强度、交换膜种类、溶液pH值、交换膜邻近环境中的离子浓度等。
在设计电渗析系统时，需要根据待处理溶液的特性和要求，结合上述因素进行优化，以达到最佳的分离效果。
总体来说，电渗析法具有高效、节能、环保等优点，在水处理、食品加工、化学品制造和环境保护等领域都有着广泛应用前景。
随着科技的不断进步和工业需求的不断提高，电渗析法的技术创新和应用研究也将得到更多关注和支持。
电渗析的工作原理
电渗析的工作原理
电渗析（Electrodialysis，简称ED）是一种利用电场作用下的离子选择性透析现象来实现离子选择性透析分离的技术。
它是一种利用电场作用下的离子选择性透析现象来实现离子选择性透析分离的技术。
电渗析技术已经在水处理、食品加工、药品制备等领域得到了广泛应用。
电渗析的工作原理主要包括两个基本过程，电场驱动和离子选择性透析。
在电渗析过程中，通过外加电场，正负离子被分别迁移至阳极和阴极，从而实现了离子的分离。
这种分离是基于膜的选择性透析特性，即膜对不同离子的透析速率不同，从而实现了对混合离子溶液的分离。
在电渗析设备中，通常会采用阳离子交换膜和阴离子交换膜来实现对离子的选择性透析。
阳离子交换膜具有对阴离子通透性，而阴离子交换膜则具有对阳离子通透性。
当混合离子溶液通过这两种离子交换膜时，根据离子的电荷和大小，它们会被分别迁移至阳极和阴极，从而实现了离子的分离。
电渗析技术的工作原理在实际应用中具有重要意义。
首先，它可以实现对混合离子溶液的高效分离，从而得到纯净的产物。
其次，它可以实现对水中的离子、微污染物的去除，达到水处理和净化的目的。
此外，电渗析还可以用于食品加工、药品制备等领域，实现对离子的选择性提取和分离。
总的来说，电渗析是一种利用电场驱动下的离子选择性透析现象来实现离子分离的技术。
通过对离子交换膜的选择和电场的控制，可以实现对混合离子溶液的高效分离，具有广泛的应用前景和重要的工程价值。
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）
电渗析法除氟离子原理
电渗析法除氟离子原理1. 引言1.1 电渗析法的概念电渗析法是一种利用电场作用下对离子进行分离的方法。
在电渗析过程中，离子在电场力的作用下会向电极的方向迁移，从而实现离子的分离和浓缩。
这种方法可以有效地去除水中的重金属离子、有机物离子以及微量元素离子等。
电渗析法具有操作简单、成本低廉、效率高等优点，在水处理领域有着广泛的应用前景。
电渗析法在除氟离子中的应用意义主要体现在可以高效、快速地去除水中的氟离子，减少水污染，保障公共水源的安全。
随着工业发展和生活水平的提高，水体中氟离子超标的问题日益突出，采用电渗析法进行处理不仅可以提高水质，还可以减少对环境的污染。
电渗析法在除氟离子中的应用意义十分重要。
1.2 电渗析法在除氟离子中的应用意义电渗析法可以避免使用化学药剂或其他对人体有害的物质，对环境友好。
传统的除氟方法常常需要使用大量化学药剂，这不仅增加了操作成本，还可能对环境造成二次污染。
而电渗析法通过物理分离的方式去除氟离子，不会产生二次污染，对环境影响较小。
电渗析法可以稳定性好，操作简单，适用范围广。
无论是对于工业废水、生活污水还是地下水中的氟离子去除，电渗析法都能够起到良好的效果。
电渗析法在操作上相对简便，只需较少的设备和人力投入，适用于各种规模的水处理系统。
电渗析法在除氟离子中的应用意义是非常重要的。
它不仅可以解决水质污染问题，还能够保护环境和人类健康，具有广阔的应用前景和社会意义。
2. 正文2.1 电渗析法的原理电渗析法是一种利用电场作用下离子在液体中移动的方法，通过在电场中引入吸附物质，利用电渗析过程将目标离子从溶液中分离出来的技术。
其原理是利用所施加的电场作用下，带电粒子在电场力和液流力的共同作用下，沿着电场方向迁移，从而实现溶液中带电物质的分离和浓缩。
电渗析法操作步骤包括：1. 准备电渗析设备，包括电解槽、电极、电源等；2. 调节电渗析设备中的电场强度和方向；3. 将含有目标离子的溶液置于电解槽中；4. 在合适的条件下进行电渗析操作，让目标离子在电场作用下迁移；5. 收集目标离子的产物。
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
电渗析法原理
电渗析法原理电渗析法是一种利用电场在稀溶液中分离有机物或无机物的方法。
该方法主要基于体系中离子的运动和分离效应，在不同离子的移动速度差异的驱动下，离子可以被有效地分离并富集。
本文将对电渗析法的原理、特点及应用进行详细介绍。
一、电渗析法的原理电渗析法是利用极化膜对离子的选择性通透性及外加电场作用下离子的迁移速度不同的原理进行分离、浓缩和纯化的方法。
简单地说，电渗析法基于弱电解质在电场力作用下形成的稳态浓度分布，离子将沿着浓度差距较大的方向迁移，从而达到纯化分离的效果。
在电渗析法中，将含有不同离子的稀溶液分别置于两个相邻的离膜容器中，使其中一个电容器的阳、阴极将稀溶液中的离子进入膜孔道，随后，在另一个电容器的阳、阴极处再次进入稀溶液，这样持续许多次，离子得以翻越离膜从而被有效分离。
电渗析的分离离子弱电解质的能力强于中强电解质，所以电渗析分离电极间的浓差大于10mg/L。
二、电渗析法的特点电渗析法具有如下的特点：1. 较高的选择性：电渗析法可以选择性地分离出目标组分，而不意外地损失其他有用物质。
2. 纯化效果好：电渗析法具有高效纯化能力，可以将来自各种类型原料的稀溶液高效地分离纯化。
3. 操作简单：电渗析法的操作流程相对简单，不需要太多专业知识，容易掌握。
4. 适用性广：电渗析法可以适用于各种类型的物质，对于一些其他方法难以处理和分离的物质，其效果也较好。
5. 经济性高：电渗析法使用电能作为驱动力，与传统的化学和物理分离方法相比，电渗析法更经济。
三、电渗析法的应用电渗析法已经广泛应用于医药、食品、化工、环保和生物技术领域，可以实现精细分离和高效纯化，具有广泛的应用前景和重要意义。
下面将分别阐述电渗析法在不同领域的应用。
1. 医药领域电渗析法在医药制造中的应用越来越广泛。
在制药中，电渗析法可以用于分离、富集和纯化目标物质，可以纯化和分离许多类型的物质从而加快药物的生产，提高药品的品质和纯度。
2. 食品领域电渗析法在食品工业中的应用也很广泛。
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。
电渗析作为一种新兴的膜法分离技术，在天然水淡化，海水浓缩制盐，废水处理等方面起着重要的作用，已成为一种较为成熟的水处理方法。
二、几种电渗析技术1倒极电渗析(EDR)倒极电渗析就是根据ED原理,每隔一定时间(一般为15〜20 min),正负电极极性相互倒换，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。
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
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。
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：价格便宜等目录1 简介2 原理3 实际应用4 应用范围5 基本性能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扩散过程的结合；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，若膜的固定电荷与离子的电荷相反，则离子可以通过；如果它们的电荷相同，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。
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应与普通的电极反应相同。
阳极室内发生氧化反应，阳极水呈酸性，阳极本身容易被腐蚀。
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
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Electrodialysis
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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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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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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
膜对数（面积）计算
(Cdi Cd 0 ) 1 QF N1 i1 Ap
1 Cdi Cdi Cdi (Cdi ) 1 n ( )1 ( ) 2 ( )n [ ] k 2 Cd 0 Cd 0 Cd 0 (Cd 0 ) n
• 各脱盐级采用等流速运行，任何两级的电流密 度之比等于该两级淡水对数浓度之比，
柠檬汁减酸阴离子膜电渗析
氨基酸电渗析过程
电渗析中的传递现象
电渗析中的传递
• a.反离子迁移，也即为与膜上固定离子基团电荷相反 的离子的迁移。 b；同名离子的迂移，也即为与膜上固定离子(基团)电 荷相同的离子的迁移。 c．电解质的渗析，这种渗析主要由于膜两侧浓水室与 淡水室的浓度差引起的，使得电解质由浓水室向淡水室扩 散。 d．水的渗透，随着电渗析的进行，淡水室中水含量逐 渐升高，由于渗透压的作用，淡水室中的水会向浓水室渗 透。 e．水的分解，这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这 种现象产生。 f．水的电渗析，由于离子的水合作用，在反离和同名 离子迁移时，会携带一定的水分子迁移。 g．压差渗漏，由于膜两侧的压力差，造成高压侧溶液 向低压侧渗漏。
特殊离子交换膜
• 抗污染的阴离子交换膜 由于膜污染的缘故，阴离子交换膜比阳离子交换膜 允许的电流强度小。 当阴离子很小时，能进入膜内，膜被堵塞， 膜的 电迁移性能很差， 可以通过调节膜的交联度和高分子网络中交联体的 链长来提高阴离子交换膜对大有机酸的渗透性。
特殊离子交换膜
• 抗污染的阴离子交换膜
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膜对电压计算
U p k ' CmV
• 式中 • UP为单位膜对电压降（V）； • k’、 、为与处理水型有关的常数，对碳酸氢 盐水型分别为0.065、0.1589、0.67。
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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直流电场下，双极 性膜可将水离解， 能够将水分离成H+与 OH- 两种离子，可作 为H+与OH-的供应源。
离子交换膜的主要性能
交换容量（IEC）：每克干膜所含活性基团的毫克当量数， 单位为meq/g交换容量高，选择透过性好，导电能力强 ，但溶胀度大，影响机械强度一般约为2～3meq/g 含水量：膜内与活性基团结合的内在水，以每克干膜含水 质量表示，一般含水量为20-40% 膜电阻：关系工作所需电压和电能消耗，通常越小越好 选择透过度：常用反离子迁移数和膜的透过度来表示一般 要求大于85%，反离子迁移数大于0.9，并希望在高浓度 电解质中仍有良好的选择透过性。
膜堆
二、电渗析器的组装
电渗析器的组装依其应用不 同而有所不同。其组装的情 况是用级和段来表示的。 级：一对正、负电极之间的 膜堆称为一级； 段：具有同一水流方向的并 联膜堆称为一段。
三、电渗析器的级与段
一级一段特点是产水量与膜对数成正比，脱盐率取 决于一块隔板的流程长度，常用于大、中制水厂 ，可含200～360个膜对； 二级一段（多级一段）使操作电压降低，便于低操 作电压下获得高产水量； 一级两段可增加脱盐流程长度，提高脱盐率，适用 于单台电渗析器一次脱盐，中、小型制水厂； 多级多段发挥两者优点，同时满足对产量和质量的 要求。
天融净化公司的电渗析器具除盐率
海水、盐泉卤水制盐
电渗析浓缩海水蒸发结晶制备食盐，不受地 理气候限制，易于自动化和工业化
废水处理
⑴ 造纸工业废水处理，利用电渗析法处理造纸工业的亚硫酸 纸浆废液和洗浆废水及碱法造纸黑液，从中回收化学药品 ，已得到工业应用。 ⑵ 从芒硝废液中制取硫酸和氢氧化钠。 ⑶ 从酸洗废液中制取硫酸和沉淀重金属离子。 ⑷ 电镀废水和废液处理，含Cd2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等 重金属离子和氰化物的电镀废水都适宜用电渗析法处理， 其中应用最成熟的是含镍废水处理。 ⑸ 从放射性废水中分离放射性元素，然后将其浓缩液掩埋。
离子交换膜的组成
在宏观形态上离子交换膜是片状薄膜，而离子 交换树脂是颗粒状的，但微观结构基本相同。
特殊离子交换膜
双极膜由一面阳膜和一面阴膜其间夹一层极薄的网布做 成，具有方向性的电阻。当阳膜面朝向阴极，阴膜面朝 向阳极时，正、负离子都不能透过膜，显示出很高的电 阻。当膜的朝向与上述相反时，膜电阻降低，膜两侧相 应的离子进入膜中。
电渗析
定义
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。 电渗析是在直流电场作用下，溶液中的带 电的溶质粒子（如离子）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。
分离目的：溶液脱小离子、小离子溶质的浓 缩、小离子的分级 透过组分：小离子组分
截留组分：同名离子、大离子和水
脱除有机物中的盐分
医药：葡萄糖、甘露醛、氨基酸、维生素C，中草 药等脱盐 中草药有效成分的分离和精制，可通过电渗析把中 草药提取液分离成无机阳离子和生物碱、无机阴离 子和有机酸、中性化合物和高分子化合物三部分 食品：牛乳、乳清等脱盐
ห้องสมุดไป่ตู้
超滤、反渗透、 电渗析组合工 艺提取甘露醇
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电渗析过程的两个基本条件
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 使溶液中的带电离子在膜上实现反离子迁移
电渗析过程中的传递现象
电渗析装置在运行过程中的传递现象是非常复杂 的。对NaCl水溶液进行电渗析时，具有几种传递 现象发生。 1、反离子迁移 2、同名离子的迁移 3、电解质的渗析 4、水的渗透 5、水的分解 6、水的电渗析 7、压差渗透
电渗析的应用
水的纯化
海水、苦咸水、自来水制备初级和高级纯水的重 要方法，一般采用离子交换树脂组合工艺，但注 意电渗析不能出去非电解质杂质。
与其它纯水(或淡化水)的方法相比较，电渗析设 备的电渗析法纯化水特点是：电渗析法脱盐的耗 电量与脱除的盐量是成正比的，原水水质的含盐 量较高，淡化的成本也很高。 电渗析法更适合含盐低的苦咸水淡化。
四、实际应用的电渗析器
五、电渗析器的性能指标
淡水产量
脱盐率 电能消耗 电流效率
第六节
电渗析的脱盐过程
新型的电渗析过程
填充混合离子交换树脂电渗析过程 含离子交换膜的Donnan渗析
双极膜是阴、阳膜紧密相邻或结合而成，直 流电场下可将水离解 双极性膜单独使用可实现电解反应；与阳膜 和阴膜组合使用可实现离子交换反应，可将 盐转化成相应的酸与碱、可从氨基酸盐制备 氨基酸。
离子交换膜的性能要求
选择透过性高，要求在95%以上； 导电性好，要求其导电能力应大于溶液的导电能力； 交换容量大； 溶胀率和含水率适量； 化学稳定性强； 机械强度大。
电渗析器
一、电渗析器的主要结构
电渗析器由膜堆、极区和压紧装置三部分组成 常用基本术语包括膜对、级、段等 膜对：由阳膜、浓（或淡）水室隔板、阴膜、淡（ 浓）水室隔板交替排列成浓水室和淡水室，最小 电渗析工作单元 膜堆由一系列膜对组成，位于电渗析器的中部。 极区由托板、电极、极框和弹性垫板组成 压紧装置由盖板和螺杆组成，其作用是将极区和膜 堆组成不漏水的电渗析器整体
离子交换膜的分类
按活性基团的不同分为阳离子交换膜、阴离于交换膜和特 殊离子交换膜 1)阳离子交换膜：指能离解出阳离子的离子交换膜，或者 说在膜结构中合有酸性活性基团的膜。它能选择性地透 过阳离子，而不让阴离子透过。 2)阴离子交换膜：指能离解出阴离子的离子交换膜，或者 说在膜结构中合碱性活性基团的膜。它能选择性透过阴 离子，而不让阳离子透过。 3)特殊离子交换膜(复合膜)：这种膜由一张阳膜和一张阴 膜复合而成。两层之间可以隔一层网布(如尼龙布等)， 也可以直接粘贴在一起。工作时，阴膜对阳极，阳膜对 阴极。由于膜外的离子无法进入膜内，致使膜间的水分 子被电离，H+离子透过阳膜，趋向阴极;OH-离子透过阴 膜，趋向阳极，以此完成传输电流的任务。
离子交换膜的选择透过性
1.孔隙作用——只有当被选择的离子的水合 半径小于空隙半径时，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 膜的一端输到另一端。
推动力：电化学势-渗透
传递机理：反离子经离子交换膜的迁移
膜类型：离子交换膜
工作原理
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。
离子交换膜
离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透 过能力的高分子膜。因为一般在应用时主要是利用它的离子选 择透过性，所以也称为离子选择透过性膜。 离子交换膜按功能及结构的不同，可分为阳离子交换膜、阴 离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物 膜五种类型。
离子交换膜分均相膜和非均相膜两类，它们可以采用高分子 的加工成型方法制造。 无论是均相膜还是非均相膜，在空气中都会失水干燥而变脆 或破裂，故必须保存在水中。
注意！离子交换膜的作用并不是起 离子交换的作用，而是起离子选择 性透过作用！
静电作用、孔隙作用和扩散作用
电渗析的基本传质过程
对流传质——离子在格室主体溶液和扩散边界 层之间的传递； 扩散传质——离子在膜两侧的扩散边界层中的 传递；这是控制电渗析传质速率的主要因素。
电迁移传质——离子通过离子交换膜的传递。