THENDF型电渗析除盐实验装置实验报告

4第一章试验装置说明一、概述电渗析〔简称ED〕是一种利用电能的膜分别技术，是水处理的根底试验之一，被广泛地用于科研、教学、生产之中，通过试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、装置特点框架为不锈钢材质，构造紧凑，外形美观，操作便利；电渗析器外壳承受有机玻璃制作，便利观看；承受一体式设计，紧凑美观，便利搬移；组装方式灵敏，电极可以倒换，以消退极化影响，防止结垢；增设有浓水局部循环系统，可提高水的回收率和削减耗电量等。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。水箱：=70cm×50cm×65cm。两级两段电渗析器：承受阳膜开头阴膜完毕的组装方式，用直流电源。离子交换膜〔包括阴膜和阳膜〕〔或其他。尺寸为：长×宽×高=24cm×25cm×53cm。电渗析器有机玻璃外箱体：=40cm×50cm×63cm。潜水泵：电源：220V、50HZ8m；额定功率：250W；电流：1.5A。循环水泵：电源：220V、50HZ；额定扬程8m，输入功率：90W。浓水循环有机玻璃水箱：承受透亮有机玻璃制成，尺寸为：长×宽×高=25cm×40cm×45cm。水压表：承受耐震水压表，测量范围：0~0.25MPa二、把握系统由对象把握箱、整流器、流量计、漏电保护器及旋钮开关等组成。其次章试验内容一、试验目的了解、生疏电渗析设备的构造、组装及试验方法；把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；求电流效率及除盐率。二、试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、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mA/cm2。iC′→0,iilim

表示；假设再稍稍提高i值，则由于离子来不及集中，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 =KCvn (1-1)lim式中——流速系数〔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〔；——浓水室中水的平均浓度，实际应用中承受对数平均浓度〔K——水力特性系数。极限电流密度及系数n、K值确实定，通常承受电压、电流法。该法是在原水水质、设备、流量等条件不变的状况下，给电渗析器加上不同的电压U，得出相应的电流密度。作图求出这一相应极限电流密度。将通过试验所得到的假设干组ilim

，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Kn值；K值也可通过作图求出。q〔C1

-C〕1000与理论脱盐量I/F的比值，故电流效率也就是脱盐效率：/2/η=[q(C-C)/(1000I/F)]×100% 〔1-2〕1 2式中——一个淡水室〔相当于一对膜〕单位时间的实际脱盐量〔；C，C1

——进、出水含盐量〔；I——电流强度〔；——法拉第常数，/〔，其中C为电量〔单位库仑。三、试验设备与原理THENDF-11-1。电渗析器承受阳膜开头阴膜完毕的组装方式，用直流电源。离子交换膜〔包括阴膜和阳膜〕承受异相膜，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。进水水质①要求总含氧量与离子组成稳定1~3mg/L③活性氯<0.2mg/L④总铁<0.3mg/L⑤总锰<0.1mg/L5~40℃，要稳定⑦水中无气泡设备及仪器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、100mL1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〕试验承受人工配水。1-1电渗析反响试验装置示意图〔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〕11.12.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〕14.15.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.外壳水箱放水阀四、试验步骤启动水泵，同时缓慢开启浓水系统和淡水系统的进水阀门，渐渐使其到达最大流量，排解管道和电渗析器中的空气。留意浓水系统和淡水系统的原水进水阀门应同时开、关。在进水浓度稳定的条件下，调整进水阀门流量，使浓水、淡水流速均保持在50~100mm/s〔一般不应大于a范围5min后，记录淡水、浓水、极水的流量。测定原水的电导率〔或称电阻率、水温、总含盐量，必要时测pH。接通电源，调整作用于电渗析膜上的操作电压至一稳定值〔例如0.3V/对〕读电流表指示数。然后逐次提高操作电压。1-2OAD0.1~0.2V/对的数值递增〔依隔板厚薄、流速大小打算，流速小时取低值，每段取6个点，以便连成曲线；在E段，每次以电压对的数4~60ADE连成一条圆滑曲线。之所以取DE电压高于OAD段，是由于极化沉淀，使电阻不断增加，电流不断下降，导致测试误差增大之故。1-2电压—电流曲线边测试边绘制电压—电流关系图〔见图1-2，以便准时觉察问题。转变流量〔流速〕复上述试验步骤。4～6Kn0.3MPa20cm/s，11cm/s5cm/s测定进水及出水含盐量，其步骤是先用电导仪测定电导率，然后由含盐量—电导率对应关系曲线求出含盐量。按式〔1-2〕求出脱盐效率。五、留意事项测试前检查电渗析的组成及进、出水管路，要求组装平坦、正确，支撑良好，仪表齐全，并检查整流器、变压器、电路系统、仪表组装是否正确。留意电渗析器开头运行时要先通水后通电，停顿运行时要先断电后断水，并保证膜的潮湿。测定极限电流密度时应留意：①直接测定膜堆电压，以排解极室对极限电流测定的影响，便于计算膜对电压；②〔见图1-2③当存在极化过渡区时，电压—电流曲线由OAADDEOA线通过坐标原点；4～6试验中每次上升电压后的间隔时间应等于水流在电渗析器内停留时间的3～5电流及出水水质的稳定。留意每测定一个流速得到一条曲线后，要倒换电极极性，使电流反向运行，以消退极51-1六、试验结果整理极限电流密度i依据测得的电流数值及测量所得的隔板有效面积s，i由〔1-3〕求解。电流密度i=1000I/s 〔1-3〕式中I——电流〔A；s——隔板有限面积〔1000——单位换算系数。1-1极限电流测试记录隔板类型 编号 极段数目 日期 记录测测淡水室含盐量电流pH进口流量(流速) 水定 进口电 备(cm/s)(L/s) 进口 电流电流密度膜 膜淡浓温时导率总注堆对(℃)间(me/L)(A)水水淡浓极(cm)ilimilim

相应的电流密度为横坐标，在直线坐标纸上作图。①点出膜对电压—电流对应点。4～6OA。4～6DEDEOAP1-1所示。AD间各点连成平滑曲线，得拐点AD。PBPC点，C点即为标准极化点，C点所对应的电流即为极限电流。求定电流效率及除盐率电压—电导率曲线①以出口处的淡水电导率为横坐标，膜对电压为纵坐标，在一般坐标纸上作图。②描出电压—电导率对应点，并连成平滑曲线，如图1-2所示。依据电压—电流曲线上CUUU作横坐标轴的平行线与c c cCCr点，该点即为所求得的淡水电导率，并据c此查含电导率—含盐量关系曲线，求出r点对应的出口处淡水含盐量〔。c求定电流效率及除盐率①电流效率1-1极限电流测试记录上的有关数据，利用式〔1-2〕求定电流效率，并以%表示。上述有关电流效率的计算都是针对一对膜〔或一个淡水室〕而言，这是由于膜的对数只与电压有关，而与电流无关〔即膜对增加而电流保持不变。1-2电压—电导率关系曲线②除盐率除盐率是指去除的盐量与进水含盐量之比，即：除盐率= 〔1-4〕式中C，C1

——进、出水含盐量〔，前已求得。K及流速指数n确实定K、n值。图解法①将实测整理后的数据填入表中，即K，n1-24~6次试验数据，试验次数不宜太少。②在双对数坐标纸上绘点，以i /C为纵坐标，以V为横坐标；如在一般坐标纸上绘点时，lim则横坐标为V，纵坐标为〔i ，以各实测数据绘点，可以近似连成直线，如图，图所示。

lim图4-3流速V与i /C关系曲线 图4-4流速V与i /C关系曲线lim lim〔对数坐标〕 〔一般坐标〕K值可由直线在纵坐标上的截距确定。K值求出后代入极限电流密度公式，求得n值，n值即为其直线斜率。解方程法把的i ，C，V分为两组，各求出平均值，分别代入公式i =KCVn的对数式，解方程组lim limKn；其中，Cme/L。lim表1-2 K、n系数计算表lim序号试验号i 〔mA/cm〕limV〔cm/s〕i /Climlg〔i /C〕lgV123456思考题K值进展分析比较。利用含盐量与水的电导率计算图，以水的电导率换算含盐量，其准确性如何？电渗析除盐与离子交换法除盐各有何优点？适应性如何？附：电渗析器操作规程1、开机通水步骤和留意事项翻开总进水阀和浓、淡、极水进水阀，浓、淡水排放阀，然后启动水泵，调整浓、淡、极水进水阀，使浓、淡、极水进水压力平衡上升，直至浓、淡、极水进水流量到达需要的刻度。在电0.01~0.02MPa。2、通电电渗析器的各流量、压力到达平衡前方可通电。通电后准时查看各流量有何变化，压力是否平衡，再逐步上升电压至额定工作电压，然后从取样口检测淡水水质，等待水质合格后，先翻开淡水出水阀，后关闭淡水排放阀。电渗析器即正常运行。3、倒换电极2~4小时要倒换电极一次。在倒换时，先翻开淡水排放阀，同时关闭淡水出水阀。将两路水同时排放。再把电压降为零，然后换相，再通电上升电压，等电流稳定后检测淡水水质，到达要求后翻开淡水〔原浓水管〕出水阀，关闭排放阀