膜析法~扩散渗析和电渗析法PPT幻灯片
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16-8 膜析法
膜两侧液体溶质浓度差及所形成的渗透压差膜两侧液体溶质浓度差及所形成的渗透压差促使血液中上述废物通过膜进入渗析液促使血液中上述废物通过膜进入渗析液渗析液中某些组分通过扩散进入血液使血液达到需要的离子平衡
§16-8 膜析法
• 一、渗析法
• 二、电渗析法 • 三、反渗透法 • 四、超滤法
§16-8 膜析法
• 只要具备上述三种作用之一, 就能成为半透膜。
§16-8 膜析法
• 一、渗析法
• 4. 离子交换膜应用实例
• 废水处理中最常用的半透膜是离子交换膜。
• 利用扩散渗析法处理钢铁厂酸洗废水 • 渗析槽中装设阴离子交换膜, 整个槽子分隔成两组相邻 的小室。一组流人废水, 一组流入清水, 流向相反。由于 扩散作用, 废水中的H+、Fe2+和SO42-向清水扩散, 由于阴 离子交换膜的阻挡, 只有SO42- 较多地透过薄膜, 进入清 水, 同时也挟带少量Fe2+过去。废水中H2SO4和Fe2SO4在
§16-8 膜析法
• 四、反渗透法
• 2．应用
• 国内反渗透装置已有定型产品, 目前水处理领域有醋酸
纤维素膜和聚酰胺膜两种。
• 反渗透在给水处理中主要用于苦咸水(溶解固体达10g/L)
和海水的淡化, 另一重要用途是与离子交换系统联用, 作
为离子交换的预处理以制取去离子的超纯水。
• 锅炉给水、冷却塔补给水以及要求严格的零硬度清洁水
一定程度上得到分离。
§16-8 膜析法
阳离子交换膜示意图
§16-8 膜析法
• 三、电渗析法 • 1.概念：
• 电渗析是在直流电场作用下，以电位差为推动力， 利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从容液 中分离出来，从而实现溶液的浓缩、淡化、精制 和提纯 。
§16-8 膜析法
• 一、渗析法
• 二、电渗析法 • 三、反渗透法 • 四、超滤法
§16-8 膜析法
• 只要具备上述三种作用之一, 就能成为半透膜。
§16-8 膜析法
• 一、渗析法
• 4. 离子交换膜应用实例
• 废水处理中最常用的半透膜是离子交换膜。
• 利用扩散渗析法处理钢铁厂酸洗废水 • 渗析槽中装设阴离子交换膜, 整个槽子分隔成两组相邻 的小室。一组流人废水, 一组流入清水, 流向相反。由于 扩散作用, 废水中的H+、Fe2+和SO42-向清水扩散, 由于阴 离子交换膜的阻挡, 只有SO42- 较多地透过薄膜, 进入清 水, 同时也挟带少量Fe2+过去。废水中H2SO4和Fe2SO4在
§16-8 膜析法
• 四、反渗透法
• 2．应用
• 国内反渗透装置已有定型产品, 目前水处理领域有醋酸
纤维素膜和聚酰胺膜两种。
• 反渗透在给水处理中主要用于苦咸水(溶解固体达10g/L)
和海水的淡化, 另一重要用途是与离子交换系统联用, 作
为离子交换的预处理以制取去离子的超纯水。
• 锅炉给水、冷却塔补给水以及要求严格的零硬度清洁水
一定程度上得到分离。
§16-8 膜析法
阳离子交换膜示意图
§16-8 膜析法
• 三、电渗析法 • 1.概念：
• 电渗析是在直流电场作用下，以电位差为推动力， 利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从容液 中分离出来，从而实现溶液的浓缩、淡化、精制 和提纯 。
废水处理PPT
第一节 废水处理方法概述
3、物理化学处理法： 由于在处理过程中既有物理处理法，又有 化学处理法，通常将其统称为物理化学处 理法。 多数情况下，由于废水具有成分复杂、水 质不稳定的特点，因此，通常同时采用物 理和化学的综合作用进行处理，才能取得 较好的处理效果，而且还可以降低成本。 如吸附法、离子交换法、膜分离法等。
第二节 废水的物理法处理
沉淀池的形式按池内水流方向的不同，可 分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐射 式沉淀池三种。新发展起来的新型沉淀池 有斜管沉淀池、斜板沉淀池、和回转式沉 淀池。沉砂池也是一种沉淀池。
第二节 废水的物理法处理
四、气浮分离 （一）作用及原理 气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体，粘 附废水中的悬浮物，使其密度小于水而上浮至水 面实现与水分离去除的方法。气浮法广泛应用于： 分离水中细小悬浮物、藻类及微絮凝体；回收工 业废水中的有用物质；代替二次沉淀池，分离和 浓缩活性污泥；分离回收含在废水中的悬浮油和 乳化油。
第三节 废水的物理化学法处理
二、膜分离法 在溶液中凡是一种或几种成分不能透过， 而其它成分能透过的膜，都称为半透膜。 膜分离法是用一种特殊的半透膜将溶液隔 开，使溶液中的某种溶质或溶剂（水）渗 透出来，从而达到分离溶质的目的。
第三节 废水的物理化学法处理
根据膜的不同种类及不同推动力分 膜分离法 扩散渗析 电渗析 反渗析 超过滤
第三节 废水的物理化学法处理
（一）扩散渗析 是利用一种渗透膜将浓度不同的溶液隔开， 溶质即从浓度高的一侧透过膜而扩散到浓 度低的一侧，当膜两侧的浓度达到平衡时， 渗析过程即停止进行。扩散渗析主要用于 酸碱的回收，但不能将它们浓缩。
第三节 废水的物理化学法处理
膜析法~扩散渗析和电渗析法
主讲人：冷文鹏 PPT制作：冷文鹏、蒋宗宏
资料收集：焦鸿翔、刘舒怡
目标定位
2
01
PART
扩散渗析法简介
扩散渗析法定义
渗析法 ，是指利用油或其
他液体从润滑脂中析出的 现象分离物质的一种方法。 在工业以及科研当中是一 种常用的提取方法。
扩散渗析的原理
1.离子交换膜两侧溶 液的浓度差
细胞的质壁分 离现象与复原 细胞中氧气和 二氧化碳的自 由扩散现象
• 可以简单快速测试离子交换膜的渗析系数 和分离因子，便于对扩散渗析过程进行理 论研究
板框式扩散渗析组件
螺旋卷式扩散渗析组件
目的
为了克服板 框式扩散渗 析组件体积 庞大、不方 便运输、传 质不充分等 缺点而应运 而生的。
特点
主要特点是 结构紧凑装 填密度高、 传质效率高、 单位膜面积 处理量大、 易于与其它 设备集成等。
用电渗析法进行海水淡化
用电渗析法进行海水淡化
01 海水 02 海水泵 03 无阀滤池 04 海水池
05 水泵
06 纤维布 过滤池
07 电渗析器 10 成品水池 11 脱硼装置
12 饮用水
阳离子交换膜的应用
阴离子交换膜的应用
扩散渗析组件
第一种是实验室研究所用的静态扩 散渗析池
第二种是板框式扩散渗析组件
第三种是螺旋卷式扩散渗析组件
实验室研究所用的静态扩散渗析池
结构 方向 用途
• 通常由有机玻璃制备，分为两个隔室 (一个渗析室，一个扩散室)，两个隔 室之间用离子交换膜隔开
• 该装置主要是用于实验室研究
在电场作用下进 行渗析时，溶液 中的带电的溶质 粒子通过膜而迁 移的现象称为电
渗析。
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
资料收集：焦鸿翔、刘舒怡
目标定位
2
01
PART
扩散渗析法简介
扩散渗析法定义
渗析法 ，是指利用油或其
他液体从润滑脂中析出的 现象分离物质的一种方法。 在工业以及科研当中是一 种常用的提取方法。
扩散渗析的原理
1.离子交换膜两侧溶 液的浓度差
细胞的质壁分 离现象与复原 细胞中氧气和 二氧化碳的自 由扩散现象
• 可以简单快速测试离子交换膜的渗析系数 和分离因子，便于对扩散渗析过程进行理 论研究
板框式扩散渗析组件
螺旋卷式扩散渗析组件
目的
为了克服板 框式扩散渗 析组件体积 庞大、不方 便运输、传 质不充分等 缺点而应运 而生的。
特点
主要特点是 结构紧凑装 填密度高、 传质效率高、 单位膜面积 处理量大、 易于与其它 设备集成等。
用电渗析法进行海水淡化
用电渗析法进行海水淡化
01 海水 02 海水泵 03 无阀滤池 04 海水池
05 水泵
06 纤维布 过滤池
07 电渗析器 10 成品水池 11 脱硼装置
12 饮用水
阳离子交换膜的应用
阴离子交换膜的应用
扩散渗析组件
第一种是实验室研究所用的静态扩 散渗析池
第二种是板框式扩散渗析组件
第三种是螺旋卷式扩散渗析组件
实验室研究所用的静态扩散渗析池
结构 方向 用途
• 通常由有机玻璃制备，分为两个隔室 (一个渗析室，一个扩散室)，两个隔 室之间用离子交换膜隔开
• 该装置主要是用于实验室研究
在电场作用下进 行渗析时，溶液 中的带电的溶质 粒子通过膜而迁 移的现象称为电
渗析。
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
电渗析法 .pptx
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。
极区：包括电极、极框和导水板。 电极：为连接电源所用 极框：放置电极和膜之间，膜帖到电极上去，起支撑作用。 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。
在阴极上：
H2O —→H++OH2H++2e —→H2↑ Na+ + OH- ＝ NaOH
在阴极室由于H+离子的减少，放出氢气，极水呈碱性反应，当极水中台 有Ca2+、Mg2+和HCO32-等离子时，会生成CaCO3和Mg(OH)2等沉淀物，在 阴极上形成结垢。在极室中应注意及时排除电极反应产物，以保证电渗 析过程的正常安全运行。考虑到阴膜容易损坏，并为防止Cl-离子透过
1.离子交换膜及其作用机理 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
阳模和阴模，按其模体结构，可分为异相膜、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。
（1）选择透过率：离子交换膜的选择透过性实际上并不是那么理想的， 因为总是有少量的同号离子（即与膜上的固定活性基电荷符号相同的
推动力 浓度差 电位差 压力差 压力差
分离对象 离子、小分子
离子 大分子、微粒 离子、小分子
渗透：膜使溶剂（水）透过的现象称为渗透。 渗析：膜使溶质透过的现象称为渗析。
1.离子交换膜及其作用机理 2.电渗析原理机过程 3.电渗析器的构造与组装 4.电流效率与极限电流密度 5.极化与沉淀 6.电渗析器工艺设计与计算 7.电渗析技术的发展
极区：包括电极、极框和导水板。 电极：为连接电源所用 极框：放置电极和膜之间，膜帖到电极上去，起支撑作用。 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。
在阴极上：
H2O —→H++OH2H++2e —→H2↑ Na+ + OH- ＝ NaOH
在阴极室由于H+离子的减少，放出氢气，极水呈碱性反应，当极水中台 有Ca2+、Mg2+和HCO32-等离子时，会生成CaCO3和Mg(OH)2等沉淀物，在 阴极上形成结垢。在极室中应注意及时排除电极反应产物，以保证电渗 析过程的正常安全运行。考虑到阴膜容易损坏，并为防止Cl-离子透过
1.离子交换膜及其作用机理 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
阳模和阴模，按其模体结构，可分为异相膜、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。
（1）选择透过率：离子交换膜的选择透过性实际上并不是那么理想的， 因为总是有少量的同号离子（即与膜上的固定活性基电荷符号相同的
推动力 浓度差 电位差 压力差 压力差
分离对象 离子、小分子
离子 大分子、微粒 离子、小分子
渗透：膜使溶剂（水）透过的现象称为渗透。 渗析：膜使溶质透过的现象称为渗析。
1.离子交换膜及其作用机理 2.电渗析原理机过程 3.电渗析器的构造与组装 4.电流效率与极限电流密度 5.极化与沉淀 6.电渗析器工艺设计与计算 7.电渗析技术的发展
膜析法~扩散渗析和电渗析法PPT幻灯片
如在废水处理中，根据工艺特点电渗析操作有两种类型：一种 是由阳膜和阴膜交替排列而成的普通电渗析工艺，主要用来从 废水中单纯分离污染物离子，或者把废水中的污染物离子和非 电解质污染物分离开来，再用其它方法处理；
另一种是由复合膜与阳膜构成的特殊电渗析分窝工艺，利用复 合膜中的极化反应和极室中的电极反应以产生H+离子和OH-离子， 从废水中制取酸和碱。
03 水的渗透 04 水的
电渗透
04
水的渗透压作用，水由淡水室向浓 水室水渗透
水合离子，其迁移过程必然携带一 定水量的水分子迁移电流密度与液 体流速不匹配，电解质离子未能及 时补充到膜的表面，而造成膜的淡 水侧发生水的电离
19
电渗析法的运用
电渗析的运用
电渗析法最先用于海水淡化制取饮用水和工业用水，海水浓缩 制取食盐，以及与其它单元技术组合制取高纯水，后来在废水 处理方面也得到较广泛应用。
离 子 电 迁 移
阳极发生氧化反应， 阴极发生还原反应。 根据不同的离子写 出不同的离子反应
式
18
电渗析法的次要过程
01 反离子
的迁移
02 电解质浓
度差扩散
交换膜不可能有100%的选择性，所 以有少量与离子交换膜解离离子电 荷相反离子透过膜，阳通过阴，阴 通过阳
膜两侧溶液浓度不同，在浓度差作 用下，电解质由浓室向淡室扩散
扩散Байду номын сангаас析法和电渗析法
主讲人：冷文鹏 PPT制作：冷文鹏、蒋宗宏
资料收集：焦鸿翔、刘舒怡
1
目标定位
教材相关内容：P335~339
2
01 扩散渗析法
PART
3
扩散渗析法简 介
扩散渗析法的历史发展
4
另一种是由复合膜与阳膜构成的特殊电渗析分窝工艺，利用复 合膜中的极化反应和极室中的电极反应以产生H+离子和OH-离子， 从废水中制取酸和碱。
03 水的渗透 04 水的
电渗透
04
水的渗透压作用，水由淡水室向浓 水室水渗透
水合离子，其迁移过程必然携带一 定水量的水分子迁移电流密度与液 体流速不匹配，电解质离子未能及 时补充到膜的表面，而造成膜的淡 水侧发生水的电离
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电渗析法的运用
电渗析的运用
电渗析法最先用于海水淡化制取饮用水和工业用水，海水浓缩 制取食盐，以及与其它单元技术组合制取高纯水，后来在废水 处理方面也得到较广泛应用。
离 子 电 迁 移
阳极发生氧化反应， 阴极发生还原反应。 根据不同的离子写 出不同的离子反应
式
18
电渗析法的次要过程
01 反离子
的迁移
02 电解质浓
度差扩散
交换膜不可能有100%的选择性，所 以有少量与离子交换膜解离离子电 荷相反离子透过膜，阳通过阴，阴 通过阳
膜两侧溶液浓度不同，在浓度差作 用下，电解质由浓室向淡室扩散
扩散Байду номын сангаас析法和电渗析法
主讲人：冷文鹏 PPT制作：冷文鹏、蒋宗宏
资料收集：焦鸿翔、刘舒怡
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01 扩散渗析法
PART
3
扩散渗析法简 介
扩散渗析法的历史发展
4
电渗析技术PPT课件
❖ 如果膜上的活性基团少，则其静电吸引力也随 之减少，对同电荷离子的排斥作用也减少，降 低了对阳离子的选择透过性；
❖ 如果膜外溶液浓度很大，则扩散双电层的厚度 会变薄，一部分带负电荷的离子靠近阳膜的机 会增大，并导致非选择性透过阳离子交换膜； 对阴离子交换膜的情况恰好相反。 由此可得电渗析的规律：
18
24
4. 水的渗透 ❖ 水由淡化室透过膜向浓缩室中迁移。随着浓水
与淡水浓度差的增加，水的渗透量增大。 5. 水的电渗透 ❖ 离子在水中与水分子结合成为水合离子。 ❖ 由于离子的水合作用，在反离子迁移和同名离
子迁移过程中都携带一定数量的水分子同时迁 移。 ❖ 反离子迁移的同时从淡化室带出水，同名离子 迁移则相反。相比之下，反离子迁移从淡化室 带出的水量大于同名离子带出水量。
C 。在浓室中阴膜与水界面上的浓水含盐量为C1’， C1’﹥ C1。在膜的两侧出 现两个厚度为δ的扩散层。随着电流的增加，淡室中C和C’不断下降。
❖ 当C’＝0时，阴膜与水界面上的阴离子全部参加了电迁移，这时的电渗析过程处 于临界状态。如果继续增加电压，使操作电流超过极限电流时，迫使界面处的水 分子解离成H+和0H—参加电荷的传递，即产生了“极化”。
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。
❖ 如果膜外溶液浓度很大，则扩散双电层的厚度 会变薄，一部分带负电荷的离子靠近阳膜的机 会增大，并导致非选择性透过阳离子交换膜； 对阴离子交换膜的情况恰好相反。 由此可得电渗析的规律：
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4. 水的渗透 ❖ 水由淡化室透过膜向浓缩室中迁移。随着浓水
与淡水浓度差的增加，水的渗透量增大。 5. 水的电渗透 ❖ 离子在水中与水分子结合成为水合离子。 ❖ 由于离子的水合作用，在反离子迁移和同名离
子迁移过程中都携带一定数量的水分子同时迁 移。 ❖ 反离子迁移的同时从淡化室带出水，同名离子 迁移则相反。相比之下，反离子迁移从淡化室 带出的水量大于同名离子带出水量。
C 。在浓室中阴膜与水界面上的浓水含盐量为C1’， C1’﹥ C1。在膜的两侧出 现两个厚度为δ的扩散层。随着电流的增加，淡室中C和C’不断下降。
❖ 当C’＝0时，阴膜与水界面上的阴离子全部参加了电迁移，这时的电渗析过程处 于临界状态。如果继续增加电压，使操作电流超过极限电流时，迫使界面处的水 分子解离成H+和0H—参加电荷的传递，即产生了“极化”。
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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。
电渗析分离技术PPT课件
膜的导电性与下列因素有关 1 膜内固定基团的浓度和含水率, 随之增高 2 反离子的影响, 反离子淌度大,则导电能力大 3 膜外浓度, 随之增高 4 温度, 随之增高 膜电位和膜 的选择透过度
17
影响离子交换膜选择透过度的因素 膜的固定基团浓度和孔径, 浓度大孔径小, 透过度好; 适当 的交联度有利透过度的提高; 外界溶液浓度大,不利与透过度
Tji随电流密度的升高而下降, 到达某电流密度时保持 稳定; 随脱盐液流速增大而升高; 随脱盐总浓度的增大 而升高; 与脱盐液离子的组成无关; 符合下式
膜的交换基团相同, 交联度大孔径小的膜, 以及离子在膜内 的淌度对反离子的选择透过性起主导作用; 反之, 膜内的反 离子浓度起主导作用
16
16.2.3 离子交换膜的电化学性能
10
Donnan平衡理论 膜在电解质中离解产生离子与溶液中的离子进行交换平衡
膜中离子平衡
当CR >>C,
CN为Cl-, Cg为Na+, CR为X-
11
• 影响膜选择性的因素: 膜 的固定离子浓度越高, 膜的选择性越好; 溶液的离子浓度大, 膜的选择 性差
• 离子水合和迁移数
• 离子在水溶液中存在水合离子,离子运动时, 水合层也随 着运动. 基本水合层随离子运动,与外部因素无关, 二级 水合层不固定, 但定向排布. 基本水合层的水分子数为 水合数,离子价数越高, 水合程度大. 水合程度大, 在水溶 液中运动阻力大, 易引起水的电渗析和逃水现象.
23
影响极限电流密度的因素
电解质溶液的浓度 二者呈正比 电解质溶液的组分 溶液温度, 提高温度,极限电流增大 流体力学条件: 扩散层厚度呈反比 离子交换膜: 离子在膜内与溶液内迁 移数之差与极限电流呈反比
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影响离子交换膜选择透过度的因素 膜的固定基团浓度和孔径, 浓度大孔径小, 透过度好; 适当 的交联度有利透过度的提高; 外界溶液浓度大,不利与透过度
Tji随电流密度的升高而下降, 到达某电流密度时保持 稳定; 随脱盐液流速增大而升高; 随脱盐总浓度的增大 而升高; 与脱盐液离子的组成无关; 符合下式
膜的交换基团相同, 交联度大孔径小的膜, 以及离子在膜内 的淌度对反离子的选择透过性起主导作用; 反之, 膜内的反 离子浓度起主导作用
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16.2.3 离子交换膜的电化学性能
10
Donnan平衡理论 膜在电解质中离解产生离子与溶液中的离子进行交换平衡
膜中离子平衡
当CR >>C,
CN为Cl-, Cg为Na+, CR为X-
11
• 影响膜选择性的因素: 膜 的固定离子浓度越高, 膜的选择性越好; 溶液的离子浓度大, 膜的选择 性差
• 离子水合和迁移数
• 离子在水溶液中存在水合离子,离子运动时, 水合层也随 着运动. 基本水合层随离子运动,与外部因素无关, 二级 水合层不固定, 但定向排布. 基本水合层的水分子数为 水合数,离子价数越高, 水合程度大. 水合程度大, 在水溶 液中运动阻力大, 易引起水的电渗析和逃水现象.
23
影响极限电流密度的因素
电解质溶液的浓度 二者呈正比 电解质溶液的组分 溶液温度, 提高温度,极限电流增大 流体力学条件: 扩散层厚度呈反比 离子交换膜: 离子在膜内与溶液内迁 移数之差与极限电流呈反比
《渗析与电渗析》课件
优缺点比较
总结词
渗析与电渗析各有其优缺点。
详细描述
渗析的优点在于工艺简单、操作方便、能耗低，尤其适用于小规模处理。但其缺点在于处理效率较低，膜通量较 小，且对溶质的去除效果有限。电渗析的优点在于处理效率高、可实现离子的定向迁移和选择性去除，尤其适用 于大规模处理。但其缺点在于能耗较高，膜成本和维护成本也相对较高。
实验结果与讨论
实验结果
讨论
通过实验操作，观察到盐溶液在渗析 与电渗析作用下的分离效果，记录相 关数据。
探讨实验过程中可能存在的误差来源 ，分析实验结果在实际应用中的意义 ，提出改进措施。
结果分析
对实验数据进行处理和分析，得出渗 析与电渗析的分离效果与操作条件之 间的关系。
06
《渗析与电渗析》ppt课件
目录
• 引言 • 渗析原理 • 电渗析原理 • 渗析与电渗析比较 • 实验与实践 • 总结与展望
01
引言
课程简介
课程名称：《渗析与 电渗析》
课程性质：专业选修 课
适用对象：化学工程 、环境工程、生物工 程等相关专业的本科 生和研究生
课程目标
掌握渗析和电渗析的基本原理 、工艺流程和应用领域
总结词
渗析与电渗析在处理水方面的工作原理存在显著差异。
详细描述
渗析是一种自然发生的物理过程，通过扩散作用将溶质从膜的一侧传递到另一 侧。而电渗析则是在外加电场的作用下，利用离子的电迁移和离子交换膜的选 择透过性，实现离子的定向迁移和分离。
应用领域比较
总结词
渗析和电渗析的应用领域各有侧重。
详细描述
渗析主要应用于脱盐、软化水、废水处理等领域，特别是在低浓度溶液的处理上 有优势。而电渗析则在工业废水处理、海水淡化、食品加工等领域应用广泛，特 别是对高盐度、高硬度、重金属离子等污染物的去除效果显著。
扩散和渗透PPT课件
质壁分离及复原的应用：
判断植物细胞的死活（只有活细胞才能发生） 测定细胞液的浓度范围 证明细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性 比较不同植物细胞的细胞液浓度大小 比较未知浓度溶液的浓度大小
18
渗透作用原理在生活中的应用：
1.制作泡菜和凉拌瓜果生蔬 2.静脉注射0.9%生理盐水补充水和盐分（人体血细胞 等渗溶液） 3.夏季水果蔬菜表面淋水保鲜 4.用高浓度盐水清洗伤口杀菌 5.用人工肾代替肾脏替病人透析血液
液泡因失水而变小，细胞壁和原生质层发生分离的现象
外因 外界溶液浓度 细胞液的浓度，细胞失水
内因 原生质层比细胞壁的伸缩性大
14
洋葱鳞片也外表皮细胞的质壁分离
正常情况下的细胞
蔗糖溶液中发生质壁分离
15
16
植物细胞——质壁分离复原
外界溶液浓度 细胞液的浓度，细胞吸水 液泡因吸水而变大，原生质层又紧贴细胞壁17
植物细胞膨胀 水分子进大于出
植物细胞 置于溶液中
= [外界溶液]___[细胞液]，细胞既不
吸水也不失水，形态不发生变化
水分子进等于出
> [外界溶液]___[细胞液]，细胞失水
植物细胞发生质壁分离
水分子进小于出
植物细胞通过渗透作用是吸水还是失水，取 决于细胞液与外界溶液浓度大小高低。 13
植物细胞——质壁分离
渗透作用产生的条件： 如何区分扩散作
v 具有半透膜
用和渗透作用？
v 膜两侧的溶液存在浓度差
8
在U形管中部c处装有半透膜，在a侧加入红色 的细胞色素x（相对分子质量为13000的蛋白质） 的水溶液，b侧加入清水，并使a、b两侧液面高
度一致。经过一段时间后，实验结果将是（D ）
膜分离·渗析ppt课件
6．聚烯烃膜
• 聚丙烯和聚乙烯是近年开发出血液净化用 膜家族中的新秀，主要用于血浆分离过程
7．聚乙烯醇膜
• 聚乙烯醇通常由聚醋酸乙烯醇解制得，产品性能 与分子量及残留的乙酰基团的含量有关
• 聚乙烯醇为水溶性聚合物，因此可通过先进行适 当的交联或交联前先共聚的方法制备透析膜。与 其共聚的单体有丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、 丙烯腈、乙烯等
• 最成功的是由日本开发的乙烯-乙烯醇共聚物非对 称膜，其外层致密、内层多孔，孔径为10-70nm。 用该膜制成的血液透析器对β2微球蛋白的去除能 力很强，常被应用于血液透析、血浆置换和洗滤 （Diafiltration）
8. 其它
• 聚醚嵌段共聚物膜 • 聚乙烯吡咯烷酮膜 • 聚丙烯酸甲酯膜 • 聚苯乙烯膜 • 聚多肽膜 • 聚电解质膜等 上述材料尚未获得较为广泛的应用
压榨液的透析回收结果
项目
压榨液
水
入口 出口 入口 出口
流量/（L/min）
1.4 1.8 4.13 3.9
NaOH含量/(g/L) 215 2.6
0
76
半纤维素含量/(g/L) 26 19.8 0 0.2
软水出口管流出的水溶液中NaOH含量为4％~8％，经回收液槽后， 进入调整槽调整浓度后作为浸渍液回用压榨液中NaOH的回收率可达98%。
生产厂商 Akzo-EnKa** Asahi Chemical
评论 首次用于临床透析 第一种日本透析膜
脱乙酰基纤维素 醋酸纤维素 聚丙烯腈
Terumo
Cordis-Dow 第一种中空纤维透析膜
Teijin
蒸汽消毒
Cordis-Dow 蛋白质过滤膜
Toyobo
Rhone Poulenc* 由合成聚合物制造的第一种膜
膜分离技术电渗析PPT讲稿
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。
电渗析器的组装及反离子迁移过程：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。（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。
电渗析中的传递过程
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。
电渗析器的组装及反离子迁移过程：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。（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。
电渗析中的传递过程
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如在废水处理中，根据工艺特点电渗析操作有两种类型：一种 是由阳膜和阴膜交替排列而成的普通电渗析工艺，主要用来从 废水中单纯分离污染物离子，或者把废水中的污染物离子和非 电解质污染物分离开来，再用其它方法处理；
另一种是由复合膜与阳膜构成的特殊电渗析分窝工艺，利用复 合膜中的极化反应和极室中的电极反应以产生H+离子和OH-离子， 从废水中制取酸和碱。
扩散渗析法和电渗析法
主讲人：冷文鹏 PPT制作：冷文鹏、蒋宗宏
资料收集：焦鸿翔、刘舒怡
1
目标定位
教材相关内容：P335~339
2
01 扩散渗析法
PART
3
扩散渗析法简 介
扩散渗析法的历史发展
4
扩散渗析法简 介
羊皮纸
膀胱膜
5
扩散渗析法定义
渗析法，是指利用油或其
他液体从润滑脂中析出的 现象分离物质的一种方法。 在工业以及科研当中是一 种常用的提取方法。
03 水的渗透 04 水的
电渗透
04
水的渗透压作用，水由淡水室向浓 水室水渗透
水合离子，其迁移过程必然携带一 定水量的水分子迁移电流密度与液 体流速不匹配，电解质离子未能及 时补充到膜的表面，而造成膜的淡 水侧发生水的电离
19
电渗析法的运用
电渗析的运用
电渗析法最先用于海水淡化制取饮用水和工业用水，海水浓缩 制取食盐，以及与其它单元技术组合制取高纯水，后来在废水 处理方面也得到较广泛应用。
离 子 电 迁 移
阳极发生氧化反应， 阴极发生还原反应。 根据不同的离子写 出不同的离子反应
式
18
电渗析法的次要过程
01 反离子
的迁移
02 电解质浓
度差扩散
交换膜不可能有100%的选择性，所 以有少量与离子交换膜解离离子电 荷相反离子透过膜，阳通过阴，阴 通过阳
膜两侧溶液浓度不同，在浓度差作 用下，电解质由浓室向淡室扩散
6
扩散渗析的原理 扩散渗析过程的核心
7
两种离子交换 膜
8
阳离子交换膜的应用
•
9
阴离子交换膜的应用
•
10
扩散渗析组件
11
实验室研究所用的静态扩散渗析池
12
板框式扩散渗析组件
13
螺旋卷式扩散渗析组件
14
02
PART
电渗析法
15
电渗析法的定义
16
电渗析法的过程
17
电渗析法的离子电迁移和电极反应
01 海水 02海水泵 03 无阀滤池 04 海水池
05 水泵
06 纤维布 07电渗析器 08 中间水池 过滤池
09 电渗析器 10 成品水池 11 脱硼装置 12 饮用水
23
24
20
电渗析法的运用
从含金属离 子的废水中 分离和
从酸洗废液 中制取硫酸 及沉积重金
属离子
处理碱法造 纸废液，从 浓液中回收 碱，从淡液 中回收木质
素
从芒硝废液 中制取硫酸 和氢氧化钠
最常见的运 用，海水淡
化
21
用电渗析法进行海水淡化
22
用电渗析法进行海水淡化
另一种是由复合膜与阳膜构成的特殊电渗析分窝工艺，利用复 合膜中的极化反应和极室中的电极反应以产生H+离子和OH-离子， 从废水中制取酸和碱。
扩散渗析法和电渗析法
主讲人：冷文鹏 PPT制作：冷文鹏、蒋宗宏
资料收集：焦鸿翔、刘舒怡
1
目标定位
教材相关内容：P335~339
2
01 扩散渗析法
PART
3
扩散渗析法简 介
扩散渗析法的历史发展
4
扩散渗析法简 介
羊皮纸
膀胱膜
5
扩散渗析法定义
渗析法，是指利用油或其
他液体从润滑脂中析出的 现象分离物质的一种方法。 在工业以及科研当中是一 种常用的提取方法。
03 水的渗透 04 水的
电渗透
04
水的渗透压作用，水由淡水室向浓 水室水渗透
水合离子，其迁移过程必然携带一 定水量的水分子迁移电流密度与液 体流速不匹配，电解质离子未能及 时补充到膜的表面，而造成膜的淡 水侧发生水的电离
19
电渗析法的运用
电渗析的运用
电渗析法最先用于海水淡化制取饮用水和工业用水，海水浓缩 制取食盐，以及与其它单元技术组合制取高纯水，后来在废水 处理方面也得到较广泛应用。
离 子 电 迁 移
阳极发生氧化反应， 阴极发生还原反应。 根据不同的离子写 出不同的离子反应
式
18
电渗析法的次要过程
01 反离子
的迁移
02 电解质浓
度差扩散
交换膜不可能有100%的选择性，所 以有少量与离子交换膜解离离子电 荷相反离子透过膜，阳通过阴，阴 通过阳
膜两侧溶液浓度不同，在浓度差作 用下，电解质由浓室向淡室扩散
6
扩散渗析的原理 扩散渗析过程的核心
7
两种离子交换 膜
8
阳离子交换膜的应用
•
9
阴离子交换膜的应用
•
10
扩散渗析组件
11
实验室研究所用的静态扩散渗析池
12
板框式扩散渗析组件
13
螺旋卷式扩散渗析组件
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02
PART
电渗析法
15
电渗析法的定义
16
电渗析法的过程
17
电渗析法的离子电迁移和电极反应
01 海水 02海水泵 03 无阀滤池 04 海水池
05 水泵
06 纤维布 07电渗析器 08 中间水池 过滤池
09 电渗析器 10 成品水池 11 脱硼装置 12 饮用水
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电渗析法的运用
从含金属离 子的废水中 分离和
从酸洗废液 中制取硫酸 及沉积重金
属离子
处理碱法造 纸废液，从 浓液中回收 碱，从淡液 中回收木质
素
从芒硝废液 中制取硫酸 和氢氧化钠
最常见的运 用，海水淡
化
21
用电渗析法进行海水淡化
22
用电渗析法进行海水淡化