THENDF-1型 电渗析除盐实验装置实验报告

第一章实验装置说明

第一节系统概述

一、概述

电渗析（简称ED）是一种利用电能的膜分离技术，是水处理的基础实验之一，被广泛地用于科研、教学、生产之中，通过实验不仅可以帮助学生了解电渗析器的组装、构造，还可以加强学生对电渗析器工作原理及流程的理解。

二、装置特点

1.框架为不锈钢材质，结构紧凑，外形美观，操作方便；

2.电渗析器外壳采用有机玻璃制作，方便观察；

3.采用一体式设计，紧凑美观，方便搬移；

4.组装方式灵活，电极可以倒换，以消除极化影响，防止结垢；

5.增设有浓水部分循环系统，可提高水的回收率和减少耗电量等。

第二节实验装置介绍

一、对象组成

由动力系统、水箱、两级两段电渗析器、电渗析器有机玻璃外箱体、潜水泵、循环水泵、水压表、浓水循环有机玻璃水箱以及不锈钢框架等组成。

1. 水箱：储水箱由不锈钢板制成，尺寸为：长×宽×高=70cm×50cm×65cm。

2.两级两段电渗析器：采用阳膜开始阴膜结束的组装方式，用直流电源。离子交换膜（包括阴膜和阳膜）采用异相膜，膜板材料为聚氯乙烯，电极材料为经石蜡浸渍处理过的石墨（或其他）。尺寸为：长×宽×高=24cm×25cm×53cm。

3. 电渗析器有机玻璃外箱体：采用透明有机玻璃制成，尺寸为：长×宽×高=40cm×50cm×63cm。

4.潜水泵：电源：220V、50HZ；最大扬程8m；额定功率：250W；电流：1.5A。

5. 循环水泵：电源：220V、50HZ；额定扬程 8m，输入功率：90W。

6. 浓水循环有机玻璃水箱：采用透明有机玻璃制成，尺寸为：长×宽×高=25cm×40cm×45cm。

7. 水压表：采用耐震水压表，测量范围：0~0.25MPa

二、控制系统

由对象控制箱、整流器、流量计、漏电保护器及旋钮开关等组成。

第二章实验内容

第一节电渗析除盐实验

一、实验目的

（1）了解、熟悉电渗析设备的构造、组装及实验方法；

（2）掌握在不同进水浓度或流速下电渗析极限电流密度的测定方法；

（3）求电流效率及除盐率。

二、实验原理

电渗析膜由高分子合成材料制成，对溶液中的阴、阳离子具有选择过滤性，使溶液中的阴、阳离子在由阴膜及阳膜交错排列的隔室中产生迁移作用，从而使溶质与溶剂分离。电渗析法用于处理含盐量不大的水时，膜的选择透过性较高。一般认为电渗析法适用于含盐量在5000mg/L以下的苦咸水淡化。电渗析器运行中，除盐面积上所通过的电流，称为电流密度，其单位为mA/cm2。若逐渐增大电流密度i，淡水隔室阳膜表面的离子浓度C′→0,此时的i值称为极限电流密度，以i lim表示；如果再稍稍提高i值，则由于离子来不及扩散，而在膜界面处引起水分子的大量解离，称为H+和OH-。它们分别透过阳膜和阴膜传递电流，导致淡水室中分子的大量解离，这种膜界面现象称为极化现象。

极限电流密度与流速、浓度之间的关系如式（1-1）所示，此式也称为威尔逊公式。

i lim=KCv n (1-1)

式中n——流速系数（n=0.8~1.0），其值的大小受格网形式的影响；

V——淡水隔板流水道中的水流密度（cm/s）；

C——浓水室中水的平均浓度，实际应用中采用对数平均浓度（me/L）；

K——水力特性系数。

极限电流密度及系数n、K值的确定，通常采用电压、电流法。该法是在原水水质、设备、流量等条件不变的情况下，给电渗析器加上不同的电压U，得出相应的电流密度。作图求出这一流量下的极限电流密度，然后改变溶液浓度或流速，在不同的溶液浓度或流速下测定电渗析器的相应极限电流密度。将通过实验所得到的若干组i lim，C，v值，代入威尔逊公式中。等号两边同时取对数，解此对数方程就可以得到水力特性系数K值及流速系数n值；K值也可通过作图求出。

所谓电渗析器的电流效率，是指实际析出物质的量与应析出物质的量的比值。即单位时间实际脱盐量q（C1-C2）/1000与理论脱盐量I/F的比值，故电流效率也就是脱盐效率：

η=[q(C1-C2)/(1000I/F)]×100% （1-2）

式中q——一个淡水室（相当于一对膜）单位时间的实际脱盐量（L/s）；

C1，C2——进、出水含盐量（me/L）；

I——电流强度（A）；

F——法拉第常数，F=96.5C/（me/L），其中C为电量（单位库仑）。

三、实验设备与原理

（1）THENDF-1型电渗析反应实验装置一套，见图1-1。

（2）电渗析器

采用阳膜开始阴膜结束的组装方式，用直流电源。离子交换膜（包括阴膜和阳膜）采用异相膜，膜板材料为聚氯乙烯，电极材料为经石蜡浸渍处理过的石墨（或其他）。

（3）进水水质

①要求总含氧量与离子组成稳定

②浊度1~3mg/L

③活性氯<0.2mg/L

④总铁<0.3mg/L

⑤总锰<0.1mg/L

⑥水温5~40℃，要稳定

⑦水中无气泡

（4）设备及仪器

①整流器一台

②转子流量计（0.1m3/h，3只）

③水压表（3只）

④滴定管（50mL、100mL各1只）

⑤烧杯（100mL，5只）

⑥量筒（1000mL，1只）

⑦电导仪（1只，附万用表）

⑧秒表（1只）

实验采用人工配水。

图1-1 电渗析反应实验装置示意图

1.电源控制箱（包括整流器）

2.不锈钢框架

3.浓水循环水箱

4.浓水循环水箱支架

5.电渗析器及其有机玻璃外壳水箱

6.浓水压力表及流量计（倒极后为淡水压力表及流量计）

7.淡水压力表及流量计（倒极后为浓水压力表及流量计）

8.极水压力表及流量计

9.压力表及流量计支架 10.不锈钢水箱（包括原水箱和出水箱） 11.潜水泵 12.浓水进水阀（倒极后为淡水进水阀） 13.淡水进水阀（倒极后为浓水进水阀）14.极水进水阀 15.浓水循环进水阀 16.浓水出水阀 17.淡水出水阀 18.浓水循环泵 19.浓水循环水箱出水阀 20.电渗析器有机玻璃外壳水箱放水阀

四、实验步骤

1. 启动水泵，同时缓慢开启浓水系统和淡水系统的进水阀门，逐渐使其达到最大流量，排

除管道和电渗析器中的空气。注意浓水系统和淡水系统的原水进水阀门应同时开、关。