透析电渗析与膜电解演示文稿

透析电渗析与膜电解演示文稿目前一页\总数一百四十六页\编于一点优选透析电渗析与膜电解目前二页\总数一百四十六页\编于一点4.1.2透析过程机理透析膜两侧物质的浓度平衡

透析是溶质依靠其在膜两侧液体中的浓度差与膜的孔径大小，从膜的进料侧通过透析膜流向透析液侧的过程。4.1透析（Dialysis）目前三页\总数一百四十六页\编于一点4.1.3透析过程的通量模型溶质通量溶剂通量溶质直径比膜孔小得多时，q≈0K1=14.1透析（Dialysis）目前四页\总数一百四十六页\编于一点铜仿渗析膜装置（PT-150）通用的常数值

溶质尿素肌氨酸酐尿酸稀盐酸蔗糖蜜三糖维生素B12MW

60113168953425041355Pm×103/(m/h)3.181.31.140.9320.5260.3670.166

σ0.00.0--0.1570.2410.387Rm/(min/cm)18.9(13.1)35.8(22.8)52.6(30.7)64.4(34.7)114.0164.0362.0DW/(μm/cm)(1400)(830)(630)(750)4.1透析（Dialysis）目前五页\总数一百四十六页\编于一点典型透析膜标准扩散系数Dm/DW与溶质分子量的关系

低分子量侧，膜对溶质的扩散系数影响明显。

随分子量↑，膜对溶质分子阻力趋于极限。4.1透析（Dialysis）目前六页\总数一百四十六页\编于一点4.1.4透析液的种类及其组成透析液应具备的基本条件：①能充分清除体内代谢产物②能维持体内电解质和酸碱平衡③透析液与血液的渗透压基本相近④容易制备保存，对机体无害透析液醋酸盐型、无钾型、无糖型高钠或低钠型、碳酸氢盐型4.1透析（Dialysis）目前七页\总数一百四十六页\编于一点透析液中有关离子的浓度范围4.1透析（Dialysis）目前八页\总数一百四十六页\编于一点4.1.5透析过程的种类及其清除率血液透析血液透析（Hemodialyse,HD）血液滤过（Hemofiltration,HF）血液洗滤(血液渗析过滤)（Hemodiafiltration,HFD）血液透析（HD）血液滤过（HF）4.1透析（Dialysis）目前九页\总数一百四十六页\编于一点血液洗滤（HFD）

对于中空纤维膜透析器，通常血液在中空纤维内流动，而透析液同时在膜的外侧流动。4.1透析（Dialysis）目前十页\总数一百四十六页\编于一点流动形式并流逆流错流Nicholas计算表明：浓度差或脱除率：逆流>错流>并流4.1透析（Dialysis）目前十一页\总数一百四十六页\编于一点聚合物形式聚合物材质临床应用商品化线性缩聚合成聚合物聚酰胺(脂肪族-芳香族)聚碳酸酯-聚醚聚砜聚醚砜磺化聚砜HFHF,HDFHD,HFHFHF√√√纤维素再生纤维素醋酸纤维素二醋酸纤维素三醋酸纤维素HD,HDFHD,HDFHD,HF,HDFHF√√√√线性加成聚丙烯腈聚丙烯腈-甲代烯丙基磺酸钠聚乙烯-聚乙烯醇聚甲基丙烯酸甲酯聚电解质HF,HDFHDFHD,HF,HFHD,HDFHF√√√√无机玻璃HFHF-血液滤过；HD-血液透析；HDF-血液透析过滤4.1透析（Dialysis）目前十二页\总数一百四十六页\编于一点血液透析（HD）溶质清除率

相对分子质量1100～2000小分子毒物

血液透析疗法是利用膜的分隔作用，借助膜两侧的溶质浓度差及渗透压差的作用，使血液中的小分子代谢废物扩散通过膜进入透析液，透析液中的某些组分则通过扩散进入血液，使血液达到需要的离子平衡。4.1透析（Dialysis）目前十三页\总数一百四十六页\编于一点血液滤过（HF）

血液滤过是以液体静压差为推动力，使血液中要清除的毒素成分随水透过膜离开血液而去除。溶质清除率

滤过滤膜孔径比透析膜大得多。

滤过膜水渗透率比透析膜大20～40倍。小分子量肌酐、中等分子量代谢废物、VB124.1透析（Dialysis）目前十四页\总数一百四十六页\编于一点血液洗滤（HFD）

血液洗滤是血液透析和血液滤过相结合的过程，采用密闭性较好的透析液作为置换液补充到血液中，以此来自动保持过滤和置换的平衡。溶质清除率大分子量毒物4.1透析（Dialysis）目前十五页\总数一百四十六页\编于一点清除率（ml/min）大分子三种透析过程的清除率比较血液滤过4.1透析（Dialysis）目前十六页\总数一百四十六页\编于一点

吸附-透析型膜组件，将过滤型或透析型膜组件分别与吸附剂相结合，可直接用于分子量稍大、且不易透析的血液内代谢废物在短时间内快速除去。4.1透析（Dialysis）目前十七页\总数一百四十六页\编于一点不同透析液流量比对清除率的影响相对清除率x4.1透析（Dialysis）目前十八页\总数一百四十六页\编于一点典型板框透析器的重复单元1,3—进料框和隔板；2,4—膜4.1.6应用4.1透析（Dialysis）目前十九页\总数一百四十六页\编于一点血液透析（HD）示意图1-压力调节；2-热交换器；3-恒量器；4-加热器；5-除泡泵；6-除气槽；7-粘液泵；8-浓度检测；9-循环泵；10-透析器；11-血泵；12-动脉夹；13-静脉夹；14-气泡检测4.1透析（Dialysis）目前二十页\总数一百四十六页\编于一点费森尤斯聚砜膜Haemodia滤过器德国费森尤斯400H血液透析机德国费森尤斯4008B血液透析机4.1透析（Dialysis）目前二十一页\总数一百四十六页\编于一点JH-2000型血液透析机4.1透析（Dialysis）目前二十二页\总数一百四十六页\编于一点血液体外循环医用膜的人体肾清除溶质范围1-人体肾；2-血透；3-血滤；4-血浆成分分离器；5-血浆分离、血液灌流4.1透析（Dialysis）目前二十三页\总数一百四十六页\编于一点各种血浆分离过程示意图1-血泵；压力调节；2-血浆滤器；3-血浆泵；4,8-血浆成分分离器；5-加湿器；6-细胞分离器；7-血液灌流器；9-血浆免疫吸附器；10-血浆吸附器4.1透析（Dialysis）目前二十四页\总数一百四十六页\编于一点4.2电渗析（Electrodialysis

）其中经历了三大革新具有选择性离子交换膜的应用设计出多隔室电渗析组件采用频繁倒极的操作模式电渗析器工艺简单操作方便脱盐率高耗电量少制水成本低不污染环境设备占地面积小目前二十五页\总数一百四十六页\编于一点离子交换膜膜的主体固定部分活动部分高分子骨架部分离子交换基团(固定电荷基团)反离子(对立离子)唐纳渗透离子(同名离子)溶剂(如水)增强材料4.2.1电渗析膜无机有机玻璃纤维布涤纶、锦纶氯纶、丙纶网材衬底聚烯烃及其衍生物4.2电渗析（Electrodialysis

）目前二十六页\总数一百四十六页\编于一点主体组分树脂相粘结剂、增塑剂、着色剂防老剂、抗氧化剂、脱膜剂均相膜异相膜各成分以分子状态(至少在亚微观状态)均匀的分布不存在相界面通过粘结剂把粉状树脂制成片状膜粉状树脂颗粒与粘结剂等其他组分之间存在相界面4.2电渗析（Electrodialysis

）目前二十七页\总数一百四十六页\编于一点离子交换膜制备制备过程成膜引进交联结构导入活性离子交换基团制膜途径先成膜后导入活性基团先导入活性基团后成膜成膜与导入活性交换基团同时进行4.2电渗析（Electrodialysis

）目前二十八页\总数一百四十六页\编于一点制造工艺热压法涂浆法浸渍法流涎法含浸法辐照接枝法交聚法切削法浇注法直接处理法喷涂法离子移变凝胶法4.2电渗析（Electrodialysis

）目前二十九页\总数一百四十六页\编于一点异相离子交换膜4.2电渗析（Electrodialysis

）目前三十页\总数一百四十六页\编于一点型号组成中有关代号意义苯乙烯系丙烯酸系酚醛系环氧系乙烯吡啶系脲醛系氯乙烯系骨架名称膜产品分类号产品名称0123456强酸性弱酸性强碱性弱碱性螯合型两性氧化还原型膜骨架分类号01234564.2电渗析（Electrodialysis

）目前三十一页\总数一百四十六页\编于一点离子交换膜的主要技术指标指标名称技术指标值指标名称含水率%交换容量膜面电阻/Ω·cm2选择透过率/%35～50≥2.0≤12≥92阳膜阴膜35～50≥1.8≤13≤904.2电渗析（Electrodialysis

）目前三十二页\总数一百四十六页\编于一点磺酸型阳膜的孔隙结构示意图静电作用：优先吸附高电荷密度反离子位阻作用：优先通过小体型离子某些阳离子的选择性：某些阴离子的选择性：4.2电渗析（Electrodialysis

）目前三十三页\总数一百四十六页\编于一点离子交换膜交换机理示意图4.2电渗析（Electrodialysis

）目前三十四页\总数一百四十六页\编于一点反渗透电渗析

电渗析：在直流电场的作用下，溶液中的荷电离子选择性地定向迁移透过离子交换膜并得以去除的一种膜分离技术。4.2.2原理4.2电渗析（Electrodialysis

）目前三十五页\总数一百四十六页\编于一点直流电源电渗析过程原理A-阴离子交换膜；p-稀薄食盐水；C-阳离子交换膜；b-浓缩食盐水；f-原液4.2电渗析（Electrodialysis

）目前三十六页\总数一百四十六页\编于一点4.2电渗析（Electrodialysis

）目前三十七页\总数一百四十六页\编于一点电渗析脱除溶液中离子的基本条件直流电场的作用离子交换膜的选择透过性使溶液中的离子向极方向迁移正阴负阳

使溶液中的荷电离子在膜上实现反离子迁移4.2电渗析（Electrodialysis

）目前三十八页\总数一百四十六页\编于一点4.2电渗析（Electrodialysis

）目前三十九页\总数一百四十六页\编于一点

由阳离子交换膜组成的电渗析器。硬水的软化4.2电渗析（Electrodialysis

）目前四十页\总数一百四十六页\编于一点柠檬汁减酸

由阴离子交换膜组成的电渗析器。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前四十一页\总数一百四十六页\编于一点氨基酸电渗析过程

合理调节电渗析过程各室的pH值，并维持在稳态条件下，则可将带有不同等电点的混合氨基酸分离。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前四十二页\总数一百四十六页\编于一点装置设计与系统应用灵活，操作维修方便装置使用寿命长原水回收率高工艺过程洁净能量消耗少，经济效益显著特点4.2电渗析（Electrodialysis

）与离子交换相比：无大量废酸、废碱液的排放问题与反渗透相比：无高压泵的强烈噪声目前四十三页\总数一百四十六页\编于一点4.2.3电渗析的基本理论（1）Sollner双电层理论膜-溶液界面离子分布及其相应化学电位与距离的关系1949年，Sollner提出了用于解释离子交换膜的双电层理论。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前四十四页\总数一百四十六页\编于一点阳离子交换膜固定基团溶液目前四十五页\总数一百四十六页\编于一点电渗析的规律异性电荷相吸。膜中固定离子越多，吸引力越强，选择性越好。在电场力作用下，溶液中的阳离子作定向连续迁移通过带负电的阳离子交换膜。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前四十六页\总数一百四十六页\编于一点（2）Gibbs-Donnan膜平衡理论

起初用于膜两侧大分子渗透平衡，以及离子交换树脂与电解质溶液间的平衡。

后来也能很好地解释膜与电解质溶液间的离子平衡。

当离子交换膜浸入氯化钠水溶液时，溶液中离子和膜内离子发生交换作用，最后达到平衡，构成膜内外离子平衡体系。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前四十七页\总数一百四十六页\编于一点阳离子交换膜与水溶液中氯、钠离子的Donnan平衡

可透过离子在膜两边不是平均分布。两个假定4.2电渗析（Electrodialysis

）目前四十八页\总数一百四十六页\编于一点两个 假定膜内外离子的化学位相等膜内外各种离子总浓度满足电中性4.2电渗析（Electrodialysis

）目前四十九页\总数一百四十六页\编于一点结论膜上膜上

4.2电渗析（Electrodialysis

）目前五十页\总数一百四十六页\编于一点4.2.4电渗析过程中的传递现象4.2电渗析（Electrodialysis

）目前五十一页\总数一百四十六页\编于一点

电渗析过程中发生的各种传递现象NaCl水溶液反离子迁移

同名离子迁移

电解质渗析水的渗透

压差渗漏

水的分解4.2电渗析（Electrodialysis

）目前五十二页\总数一百四十六页\编于一点4.2.6电渗析器工艺计算（1）水流线速度淡水隔室流量

水流线速度：单位时间内通过电渗析器淡水隔室单位横截面积上水的流量。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前五十三页\总数一百四十六页\编于一点（2）水流压降

单位电渗析的水流压降即为水流阻力损失，主要由脱盐流道压降、内配水管和外配水管的压力损失及各部位局部阻力损失所组成。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前五十四页\总数一百四十六页\编于一点隔板结构经验系数厚度/cm隔网形式22.22.5鱼鳞网无网细网Ab0.25600.15970.69341.91.21.3某些类型隔板的经验系数DSAⅡ-1×1/200型电渗析器，环形配水组装，单台水流压降：4.2电渗析（Electrodialysis

）目前五十五页\总数一百四十六页\编于一点（3）极限电流与操作电流密度

极限电流是指电渗析发生极化时的临界电流。

极限电流密度是指通过单位面积离子交换膜的电流。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前五十六页\总数一百四十六页\编于一点（4）电流效率

电流效率：为单位时间内实际脱盐率与理论脱盐率的百分比。表示电渗析过程中电流利用程度。苦咸水脱盐海水脱盐4.2电渗析（Electrodialysis

）目前五十七页\总数一百四十六页\编于一点（5）出口浓度极限电流4.2电渗析（Electrodialysis

）目前五十八页\总数一百四十六页\编于一点（6）脱盐率

脱盐率：电渗析器除掉的盐量与给水含盐量的百分比。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前五十九页\总数一百四十六页\编于一点（7）脱盐能耗

脱盐能耗：单位物质的量电解质所需的脱盐能耗或单位体积产水量所需的直流电能耗计算。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前六十页\总数一百四十六页\编于一点（8）膜对电压一个膜对一张阳膜一张阴膜浓、淡水隔板

膜对电压：在电渗析器运行过程中，电流通过该膜对的压降。整流器设计选型依据4.2电渗析（Electrodialysis

）目前六十一页\总数一百四十六页\编于一点

膜堆电压：加在膜堆两端的电压，由N对单位膜对电压构成。总电压：膜堆电压与极区电压之和。极区电压引出线与电极之间的接触电位电极本身的电压降电极与电极水之间的电极电位极水与极膜的电阻形成的电压降4.2电渗析（Electrodialysis

）目前六十二页\总数一百四十六页\编于一点（9）膜对电阻低浓度32℃，DSAII-1型，碳酸氢盐水溶液4.2电渗析（Electrodialysis

）目前六十三页\总数一百四十六页\编于一点（10）水泵功率1.1～1.24.2电渗析（Electrodialysis

）目前六十四页\总数一百四十六页\编于一点4.2.6电渗析器及其脱盐流程设计（1）电渗析器及其脱盐流程电渗析器立式卧式隔板网式冲格式0.5～1.5mm4.2电渗析（Electrodialysis

）目前六十五页\总数一百四十六页\编于一点300×1600400×1600400×1200400×800隔板外形尺寸(宽×长)/mm代号电渗析型号ABC0.9mm无回路式0.5mm无回路式1.0mm冲格式ⅠⅡⅢⅣ型号组成中有关代号意义代号4.2电渗析（Electrodialysis

）目前六十六页\总数一百四十六页\编于一点脱盐、脱酸的主要场所电渗析装置膜堆极区夹紧装置交替排列主要指电极不致产生内渗外漏阴、阳离子交换膜供给直流电通入极水引出极水排出电极产物浓、淡室隔板实现反离子迁移？阴、阳离子交换膜交替排列不溶性电极材料4.2电渗析（Electrodialysis

）目前六十七页\总数一百四十六页\编于一点电渗析膜对结构膜对一块浓(淡)水室隔板一张阳离子交换膜一块淡(浓)水室隔板一张阴离子交换膜一系列的膜对组装在一起，称为膜堆。

用夹紧装置将膜堆、电极等部件组装成一个电渗析器，称之为台。

一台电渗析器内的电极对数就是它的级数。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前六十八页\总数一百四十六页\编于一点

一台电渗析器中浓、淡水隔板水流方向一致的膜堆称为一段。

水流方向每改变一次，段数就增加一段。段与段的串联级与级的串联台与台的串联系列串联4.2电渗析（Electrodialysis

）目前六十九页\总数一百四十六页\编于一点4.2电渗析（Electrodialysis

）

一级一段并联串联

段与段间的组装一级二段或一级多段二级二段或二级多段

二级一段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直流型隔板大、中型操作电压成倍降低减少整流器输出电压脱盐率高单台，一次脱盐产水量少一次脱盐过程目前七十页\总数一百四十六页\编于一点一级一段二级一段一级二段二级二段4.2电渗析（Electrodialysis

）目前七十一页\总数一百四十六页\编于一点电渗析的脱盐流程一次连续式脱盐循环间歇式脱盐部分循环式脱盐一次通过连续脱盐4.2电渗析（Electrodialysis

）目前七十二页\总数一百四十六页\编于一点部分循环式脱盐流程4.2电渗析（Electrodialysis

）间歇（循环）式目前七十三页\总数一百四十六页\编于一点（2）脱盐级数的确定多级连续式脱盐多级部分循环连续式脱盐4.2电渗析（Electrodialysis

）目前七十四页\总数一百四十六页\编于一点工艺流程（3）实际操作电流密度的确定

单台一级多段或多级多段连续式流程一般采用一台整流器供电。调节各段组装的膜对数来改变各段中的流速，使组装膜对数和操作电流密度最佳化。多级多段连续式流程，在等流速下或等压下进行操作。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前七十五页\总数一百四十六页\编于一点

等流速下，各级装置的极限电流密度与该脱盐淡水室中进出口对数平均浓度的比值为常数。

若进出口浓度确定，则第n级电流密度4.2电渗析（Electrodialysis

）目前七十六页\总数一百四十六页\编于一点

部分循环式流程目前七十七页\总数一百四十六页\编于一点

循环式流程

运行电压：按该批量循环终止时操作电流所对应的电压。UPURp欧姆定律ib,ie等压操作4.2电渗析（Electrodialysis

）目前七十八页\总数一百四十六页\编于一点cmb,cme4.2电渗析（Electrodialysis

）目前七十九页\总数一百四十六页\编于一点（4）膜对数（面积）计算

连续式流程恒定电流效率等流速总膜对数N4.2电渗析（Electrodialysis

）目前八十页\总数一百四十六页\编于一点

部分循环连续式流程4.2电渗析（Electrodialysis

）目前八十一页\总数一百四十六页\编于一点

间歇循环式流程4.2电渗析（Electrodialysis

）目前八十二页\总数一百四十六页\编于一点4.2电渗析（Electrodialysis

）目前八十三页\总数一百四十六页\编于一点4.2.7电渗析中的浓差极化现象

电渗析极化现象：当恒定的工作电流通过离子耗竭溶液层时会引起非常大的电压降，并迫使其溶液中的水分子解离，产生H+和OH-来弥补及传递电流的现象。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前八十四页\总数一百四十六页\编于一点电渗析过程中的浓差极化电耗上升。水流阻力增加，影响出水水质、水量和电渗析器的正常安全运行。膜电阻增大，缩短膜的使用寿命。危害4.2电渗析（Electrodialysis

）目前八十五页\总数一百四十六页\编于一点严格控制操作电流，使整个电渗析过程均控制在低于极限电流下运行。

对电渗析装置的极限电流，逐级逐段地进行实测或推算，并逐级相应地调整操作电压或操作电流。70～90%极限电流措施4.2电渗析（Electrodialysis

）目前八十六页\总数一百四十六页\编于一点采取有效易行的方法强化传质过程，提高装置的极限电流密度。

提高温度，增加水中离子浓度，加快流速，导入气泡进行搅拌，改善水质预处理方法，适当减薄隔板厚度，选择良好的布水槽和填充网。4.2电渗析（Electrodialysis

）采用定期酸洗，解体清洗，加入防垢剂和倒换电级操作等措施来消除极化沉淀。目前八十七页\总数一百四十六页\编于一点无极水电渗析技术无隔板电渗析器卷式电渗析器填充床电渗析技术电渗析装置的改进4.2电渗析（Electrodialysis

）目前八十八页\总数一百四十六页\编于一点4.2.8倒极电渗析的设计倒极电渗析工艺流程EDR+-EDR-+

倒极电渗析（ElectrodialyaisReversal）：在操作运行过程中，可实现每隔一定时间倒换一次电极极性的电渗析装置。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前八十九页\总数一百四十六页\编于一点电渗析内浓、淡水系统的流向改变电渗析内浓、淡水室互换消除膜面沉淀物累积，克服膜堆沉淀2～8小时倒换一次电极极性运行周期增长特征

美国Ionics公司开发出的15-30min自动倒换电极极性并同时自动改变浓、淡水水流流向的电渗析的EDR装置及其工艺，被称为频繁倒极电渗析，以示与我国EDR的区别。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前九十页\总数一百四十六页\编于一点计算脱盐率f设计步骤及参数选择程序原水水质选定浓缩倍数BB水利用率电渗析器结构形式4.2电渗析（Electrodialysis

）目前九十一页\总数一百四十六页\编于一点DSA-Ⅰ型、DSA-Ⅱ型电渗析器的浓缩倍数与水利用率的关系nf水利用率m/%B=1.5B=2.0B=2.5B=3.0B=3.5B=4.0B=4.5B=5.0B=6.0B=7.014567.976.381.284.586.388.589.890.192.493.526863.471.276.279.882.484.486.087.389.390.837762.269.774.778.280.183.084.786.188.289.8B较小B↑，m↑B较大B↑，m↗4.2电渗析（Electrodialysis

）目前九十二页\总数一百四十六页\编于一点计算循环浓水（浓水池）的质量浓度cn计算换向影响系数T4.2电渗析（Electrodialysis

）目前九十三页\总数一百四十六页\编于一点DSA-Ⅰ型、DSA-Ⅱ型电渗析器0.3～1DSA-Ⅰ型DSA-Ⅱ型

多台电渗析并联时，按外管路长度最长的一台计算。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前九十四页\总数一百四十六页\编于一点计算电渗析淡室进水总量∑Qd4.2电渗析（Electrodialysis

）目前九十五页\总数一百四十六页\编于一点根据ΣQd及f，按常规方法确定电渗析器规格型号及台数N。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前九十六页\总数一百四十六页\编于一点计算水利用率m计算值与要求相差较大时，调整B4.2电渗析（Electrodialysis

）目前九十七页\总数一百四十六页\编于一点浓水池补水量QB浓水排放量Qp4.2电渗析（Electrodialysis

）目前九十八页\总数一百四十六页\编于一点浓水池容积Vn11极水有关参数确定保持浓水水位及浓度的动态平衡4.2电渗析（Electrodialysis

）目前九十九页\总数一百四十六页\编于一点4.2.9离子交换树脂填充式电渗析

填充床电渗析，又称为电去离子(Electrodeio-nization，简称EDI)或连续去离子(Continousdeio-nization，简称CDI)净水技术，是将离子交换与电渗析膜分离技术有机地结合起来的一种新型水处理方法，它利用电渗析过程中极化现象对离子交换填充床进行电化学再生。4.2电渗析（Electrodialysis

）深度脱盐树脂失效后需再生水解离浓差极化脱盐不彻底目前一百页\总数一百四十六页\编于一点三种水处理工艺的比较工艺

产水水质电功率/(kW·h/m2)水利用率

/%膜或树脂寿命/年运行方式树脂再生酸碱排放电阻率/MΩ·cm内毒素反渗透-EDI15～18阴性3.0>55>3连续简便无无电渗析-离子交换15～18阳性3.0>55>3间歇麻烦较频繁较严重离子交换15～18阳性2.4约80>2间歇麻烦频繁严重4.2电渗析（Electrodialysis

）目前一百零一页\总数一百四十六页\编于一点①离子交换树脂用量少，无离子交换混床及再生装置，连续深度脱盐；②清洁生产；③工艺过程易实现自动控制，产水水质稳定，且产水水质高；④可脱除弱解离物质；⑤装置占地空间小，操作安全性高、运行费用低。特点4.2电渗析（Electrodialysis

）目前一百零二页\总数一百四十六页\编于一点填充式电渗析内膜与混合离子交换树脂的组合结构电渗析离子交换树脂再生过程4.2电渗析（Electrodialysis

）目前一百零三页\总数一百四十六页\编于一点一般，EDI对进水水质有要求。

若以自来水为进水，则需加反渗透预处理。美国IonpureTechnologies公司的EDI装置进水水质要求温度/℃钛、镁、硫化物/(mg/L)游离氯/(mg/L)TOC/(mg/L)硬度/(mg/L)pH值10～35<0.01<0.1<0.5<1.04～54.2电渗析（Electrodialysis

）目前一百零四页\总数一百四十六页\编于一点项目单位指标TEAppm﹤25电导率µs∕cm4-30pH

5~8硬度ppmCaCO3﹤1.0活性SiO2ppm﹤0.5总有机碳TOCppm﹤0.5余氯ppm﹤0.5Fe,Mn,H2Sppm﹤0.01SDI15min

﹤1水温℃5~35进水压力Psi/kg/cm225-60/1.5kg/cm2--4kg/cm2EDI进水指标4.2电渗析（Electrodialysis

）目前一百零五页\总数一百四十六页\编于一点

目前商品化的EDI系统装置可直接生产5～16MΩ·cm的高纯水，耗电约0.3kWh/m2。膜堆微型小型大型<0.1m3/h0.1～2m3/h>2m3/h4.2电渗析（Electrodialysis

）目前一百零六页\总数一百四十六页\编于一点注意合理配置阴、阳导电材料交换容量。选用选择透过性高、浓差扩散系数低的离子交换膜。装置的密封性要好。严防浓水和淡水在膜堆中互漏。4.2电渗析（Electrodialysis

）目前一百零七页\总数一百四十六页\编于一点四种水淡化方法的成本与料液浓度的关系4.2电渗析（Electrodialysis

）目前一百零八页\总数一百四十六页\编于一点电厂化学水处理电子、半导体、精密机械行业超纯水制药工业工艺用水食品、饮料、饮用水的制备海水、苦咸水的淡化小型纯水站，团体饮用纯水精细化工、精尖学科用水其他行业所需的高纯水制备应用4.2电渗析（Electrodialysis

）目前一百零九页\总数一百四十六页\编于一点4.2电渗析（Electrodialysis

）目前一百一十页\总数一百四十六页\编于一点4.3双极膜水解离（EDBM）

双极膜是具有两种相反电荷的离子交换层紧密相邻或结合而成的新型离子交换膜。

在直流电场作用下，通过双极膜可将水离解，在膜两侧分别得到H+和OH-。

适合于从强酸弱碱盐生产强酸和碱盐混合液。

也可用于强碱盐。4.3.1基本知识目前一百一十一页\总数一百四十六页\编于一点过程简单效率高废物排放少体积小、器械紧凑特点4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百一十二页\总数一百四十六页\编于一点双极膜结构示意4.3.2双极膜的特性双极膜阳离子交换层中间界面层阴离子交换层磺化PEK，过渡金属和重金属化合物聚乙烯基吡啶、聚丙烯酸、磷酸锆、季胺类化合物4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百一十三页\总数一百四十六页\编于一点

膜面电阻小于5Ω·cm2，界面电阻与界面层厚度及其水解离率相关。

能耐100～1000mA/cm2的电流密度。双极膜几种常见构型阳膜层(N)和阴膜层(P)4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百一十四页\总数一百四十六页\编于一点4.3.3双极膜的水解离理论电位和能耗磺酸型阳离子膜双极膜铵盐型阴离子膜其水的电解离机理基于膜上荷电基团的可逆质子传递反应4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百一十五页\总数一百四十六页\编于一点普通水的电解离反应电极通电双极膜水解离时：4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百一十六页\总数一百四十六页\编于一点

假定：在双极膜中间的界面层存在的水解离平衡为

双极膜的理论电位由水解离过程中的自由能的变化来求得。双极膜界面层（25℃）膜外界相应离子活度4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百一十七页\总数一百四十六页\编于一点

则生成1mol的理想溶液，H+、OH-从界面迁移到外表面的自由能变化为活度系数=1，25℃，△pH=14△U=0.828V4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百一十八页\总数一百四十六页\编于一点

按双极膜水解离的理论电位（0.828V，25℃）计算；生产1tNaOH的理论能耗为560kW·h。

实际双极膜水电渗离解的电压在1.0V左右：生产1tNaOH的实际能耗在1000～2000kW·h之间。

采用电解法则需2.1V；能耗为2200～3000kW·h。4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百一十九页\总数一百四十六页\编于一点4.3.4双极膜电渗析的水解离原理双极膜电渗析系统双极膜阴离子交换膜阳离子交换膜

双极膜电渗析利用水直接离解产生H+和OH-，将水溶液中的盐转化生成相应的酸和碱，或将废酸、废碱回收利用。4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百二十页\总数一百四十六页\编于一点目前一百二十一页\总数一百四十六页\编于一点双极膜电渗析脱硫机理4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百二十二页\总数一百四十六页\编于一点4.3.5双极膜过程电渗析参数（1）进料的种类、浓度及变化多为碱金属和铵的无机和有机盐类0.01～0.1mol/L

易引起膜污垢的金属离子和高分子量的有机物（Ca2+，Mg2+，Fe3+）<2×10-6

mol/L进料需预处理5μm孔径的微滤膜4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百二十三页\总数一百四十六页\编于一点（2）进料流速

双极膜组件隔板的间隙、构型和压差，以及电压与电流密度等条件。5～10cm/s

保证迁移过膜界面的各种离子能迅速进入本体中。4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百二十四页\总数一百四十六页\编于一点（3）电压、电流密度及其变化膜堆电压电流密度膜堆电压1.5～2.5V三隔室电流密度50～500mA4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百二十五页\总数一百四十六页\编于一点（4）过程能耗4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百二十六页\总数一百四十六页\编于一点（5）过程放热

由于电阻等存在，不离解的水则转化为热能。4.3双极膜水解离（EDBM）（6）所需膜面积

所选用的膜，其材质、孔径、面积，与操作费用、总投资密切相关。目前一百二十七页\总数一百四十六页\编于一点4.3.6双极膜的组装工艺及应用（1）制备有机酸传统的Vc生产工艺离子交换树脂化法硫酸酸化沉淀法用酸再生，设备庞大，操作复杂，消耗大过程复杂，消耗高大量废液4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百二十八页\总数一百四十六页\编于一点双极膜电渗析工艺(+)(-)VcNaVcNaOH20～40%1mol/LVcNa制备Vc的双极膜电渗析工艺示意pH=1.70～2.354.3双极膜水解离（EDBM）目前一百二十九页\总数一百四十六页\编于一点Soxal双极膜气体脱硫工艺（2）酸性气体的清除与回收4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百三十页\总数一百四十六页\编于一点（3）酸废液的回收处理量6000m3HF和HNO3混合液的双极膜水洗工艺流程微滤金属氧化物4.3双极膜水解离（EDBM）目前一百三十一页\总数一百四十六页\编于一点4.3双极膜水解离（EDBM）（4）盐转化为碱双极膜电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液目前一百三十二页\总数一百四十六页\编于一点4.4膜电解（Dialysis）国内市