给排水膜法水处理精选课件.ppt

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1、关于给排水膜法水处理第一页，本课件共有189页膜分离法膜分离法膜分离法膜分离法是利用选择性透过膜为分离介质当膜两侧存在某种推是利用选择性透过膜为分离介质当膜两侧存在某种推动力动力(如压力差、浓度差、电位差如压力差、浓度差、电位差)时，使溶剂时，使溶剂(通常是水通常是水)与溶质与溶质或微粒分离的方法。或微粒分离的方法。分类分类分类分类：包括电渗析、反渗透、超滤、扩散渗析等：其中的反渗透、：包括电渗析、反渗透、超滤、扩散渗析等：其中的反渗透、超滤相当于过滤技术。超滤相当于过滤技术。用选择性透过膜进行分离时，使溶质通过膜的方法称为用选择性透过膜进行分离时，使溶质通过膜的方法称为渗析渗析渗析渗析；而使

2、溶剂通过膜的方法则称为而使溶剂通过膜的方法则称为渗透渗透渗透渗透。电渗析法电渗析法电渗析法电渗析法是以电位差为推动力的膜分离法，用于从水溶液中脱除是以电位差为推动力的膜分离法，用于从水溶液中脱除离子，主要用于苦咸水脱盐或海水淡化。其膜是导电膜，即阳离子离子，主要用于苦咸水脱盐或海水淡化。其膜是导电膜，即阳离子交换膜和阴离子交换膜。交换膜和阴离子交换膜。第二页，本课件共有189页 以压力差为推动力的膜分离法，根据溶质粒子的大小及膜的结构以压力差为推动力的膜分离法，根据溶质粒子的大小及膜的结构性质性质(超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等)，又可分为超滤、纳滤、反渗，又可分为超滤、

3、纳滤、反渗透等。反渗透法可用于溶剂的纯化和溶液浓缩。反渗透法大部分应用于透等。反渗透法可用于溶剂的纯化和溶液浓缩。反渗透法大部分应用于水的纯化主要是苦咸水脱盐或海水淡化。反渗透法的另一个重要应用水的纯化主要是苦咸水脱盐或海水淡化。反渗透法的另一个重要应用为制备高纯水。为制备高纯水。膜是分离技术的核心。膜材料的化学性能、结构对膜分离法起着膜是分离技术的核心。膜材料的化学性能、结构对膜分离法起着决定性的作用；一般是高分子材料制成的膜，有纤维素膜、芳香聚决定性的作用；一般是高分子材料制成的膜，有纤维素膜、芳香聚酰胺类膜、杂环类膜、聚砜类膜、聚烯烃类膜和含氟高分子膜等。酰胺类膜、杂环类膜、聚砜类膜、聚

4、烯烃类膜和含氟高分子膜等。第三页，本课件共有189页膜分离法的特点：不发生相变、常温进行、适用范围广(有机物、无机物等)、装置简单、易操作和易控制等。膜法水处理具有适应性强、效率高、占地面积小、运膜法水处理具有适应性强、效率高、占地面积小、运行经济的特点。所以，国内外已把电渗析法、反渗透行经济的特点。所以，国内外已把电渗析法、反渗透法或膜分离法与离子交换相结合的方法应用于锅炉水法或膜分离法与离子交换相结合的方法应用于锅炉水处理。处理。第四页，本课件共有189页第五页，本课件共有189页第六页，本课件共有189页第3节 电渗析 电渗析是膜分离技术的一种，它是在直流电场作电渗析是膜分离技术的一种，

5、它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，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的淡化、浓缩、精制或纯化的目的。淡化、浓缩、精制或纯化的目的。第七页，本课件共有189页 电渗析的进展电渗析的进展对电渗析基本概念的研究始于对电渗析基本概念的研究始于2020世纪初，采用动物皮、膀胱膜或人造纤世纪初，采用动物皮、膀胱膜或人造纤维、羊皮纸等进行实验室研究，但无工业应用价值。维、羊皮纸等进行实验室研究，但无工业应用价值。随着合成树脂的发展，随着合成树脂的发展，19501950年，朱达试制

6、出具有高选择性的阴、阳离子交换膜年，朱达试制出具有高选择性的阴、阳离子交换膜后，才奠定了电渗析技术的实用基础。后，才奠定了电渗析技术的实用基础。19541954年美、英等国将电渗析首先用于生产实践中，淡化苦咸水、制备年美、英等国将电渗析首先用于生产实践中，淡化苦咸水、制备工业用水和饮用水。此后，电渗析技术逐步引入中东和北非。工业用水和饮用水。此后，电渗析技术逐步引入中东和北非。19591959年起，原苏联也开始研究和推广应用。年起，原苏联也开始研究和推广应用。日本主要利用电渗析法浓缩制盐，日本主要利用电渗析法浓缩制盐，19691969年日本国内食盐有年日本国内食盐有3030是用离于是用离于交换

7、膜电渗析法生产的，交换膜电渗析法生产的，19701970年才将电渗析技术用于苦咸水淡化。年才将电渗析技术用于苦咸水淡化。第八页，本课件共有189页一、电渗析基本原理及过程1.渗析过程渗析过程2.2.电渗析过程3.3.电渗析脱盐的基本原理4.电渗析技术的特点第九页，本课件共有189页1.渗析过程 渗渗析析是是最最早早被被发发现现和和研研究究的的一一种种膜膜分分离离过过程程，它它是是一一种种自自然然发发生生的的物物理理现现象。象。当当两两种种不不同同浓浓度度的的盐盐水水用用一一张张渗渗析析膜膜（半半透透膜膜或或离离子子交交换换膜膜)隔隔开开时时，浓浓盐盐水水中中的的电电解解质质离离子子就就会会穿穿

8、过过膜膜扩扩散散到到稀稀盐盐水水中中去去，这这种种过过程程称称为为渗渗渗渗析析析析过程过程过程过程，亦称扩散渗析。，亦称扩散渗析。渗析过程的渗析过程的推动力是浓度梯度推动力是浓度梯度推动力是浓度梯度推动力是浓度梯度，因此又称浓差渗析。，因此又称浓差渗析。渗析过程是缓慢进行的，随着盐分浓度渗析过程是缓慢进行的，随着盐分浓度梯度的降低盐的扩散也逐渐减少，直到梯度的降低盐的扩散也逐渐减少，直到膜两边浓度相同，建立了平衡，盐分的迁膜两边浓度相同，建立了平衡，盐分的迁移也就完全停止。移也就完全停止。第十页，本课件共有189页渗析的应用血液透析从酸碱废液中回收酸碱。第十一页，本课件共有189页浓差渗析回收

9、酸 料液中由于料液中由于H H2 2SOSO4 4 和和FeSOFeSO4 4 的浓度高，其中的浓度高，其中FeFe2+2+、H H+、SOSO4 42-2-均有向渗析均有向渗析液液H H2 2O O中扩散的趋势，由于使用阴离子交换膜作渗析膜，因此理论上阴膜只中扩散的趋势，由于使用阴离子交换膜作渗析膜，因此理论上阴膜只允许允许SOSO4 42-2-透过膜进入渗析液，而透过膜进入渗析液，而H H+离子由于水合离子半径小，迁移速度离子由于水合离子半径小，迁移速度快，故也能透过膜迁移到渗析液中。快，故也能透过膜迁移到渗析液中。H H+和和1/2SO1/2SO4 42-2-等摩尔透过膜，以保等摩尔透过

10、膜，以保持溶液的电中性。但是持溶液的电中性。但是FeFe2+2+离子则离子则不透过阴膜。经过一段时间的渗析不透过阴膜。经过一段时间的渗析后，料液中的后，料液中的 H H2 2SOSO4 4 即进入渗析液即进入渗析液中，实现了中，实现了 FeSOFeSO4 4和和 H H2 2SOSO4 4的分离，的分离，即可实现回收废硫酸的目的。即可实现回收废硫酸的目的。第十二页，本课件共有189页2.电渗析过程电渗析过程是电解和渗析扩散过程的组合。电渗析过程是电解和渗析扩散过程的组合。电渗析制取淡水的基本过程：利用离子交换膜的选择透过性，即阳膜理论上只允许阳离子通过，阴膜理论上只允许阴离子通过，在外加直流电

11、场作用下，阴、阳离子分别往阳极和阴极移动，它们最终会于离子交换膜，如果膜的固定电荷与离子的电荷相反，则离子可以通过，如果它们的电荷是相同的则离子被排斥，从而可以制得淡水。第十三页，本课件共有189页电渗析运行时可能发生的过程第十四页，本课件共有189页(1)(1)反离子迁移反离子迁移 离子交换膜具有选择透过性。离子交换膜具有选择透过性。反反离离子子迁迁移移是是电电渗渗析析运运行行时时发发生生的的主主要要过过程程，也也就就是是电电渗渗析的除盐过程，反离子迁移效应大于析的除盐过程，反离子迁移效应大于0.90.9。(2)(2)同名离子迁移同名离子迁移 与与膜膜上上固固定定基基团团所所带带电电荷荷相相

12、同同的的离离子子穿穿过过膜膜的的现现象象。即即浓浓水水中中阳阳离离子子穿穿过过阴阴膜膜，阴阴离离子子穿穿过过阳阳膜膜，进进入入淡淡室室的的过过程程，就就是是同同名名离离子子迁移。迁移。这这是是由由于于离离子子交交换换膜膜的的选选择择透透过过性性不不可可能能达达到到100100。当当膜膜的的选选择性固定后，随着浓室盐浓度增加，这种同名离子迁移影响加大。择性固定后，随着浓室盐浓度增加，这种同名离子迁移影响加大。第十五页，本课件共有189页(3)(3)电解质浓差扩散电解质浓差扩散由于膜两侧溶液浓度不同，在浓度差作用下，电解质由浓室由于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，扩散速

13、度随浓度差的增高而增大。向淡室扩散，扩散速度随浓度差的增高而增大。(4)(4)水的渗透水的渗透 在在电电渗渗析析过过程程中中，由由于于淡淡室室水水浓浓度度低低，基基于于渗渗透透压压的的作作用用，会使淡室的水向浓室渗透。会使淡室的水向浓室渗透。浓度差愈大，水的渗透量也愈大，这一过程会使淡水产量降低。浓度差愈大，水的渗透量也愈大，这一过程会使淡水产量降低。(5)(5)水的电渗透水的电渗透反反离离子子和和同同名名离离子子，实实际际上上都都是是以以水水合合离离子子形形式式存存在在，在在迁迁移移过过程程中中携携带带一一定定数数量量的的水水分分子子迁迁移移，这这就就是是水水的的电电渗渗透透。随着溶液浓度的

14、降低，水的电渗透量急骤增加。随着溶液浓度的降低，水的电渗透量急骤增加。第十六页，本课件共有189页(6)(6)水的压渗水的压渗 当当浓浓室室和和淡淡室室存存在在着着压压力力差差时时，溶溶液液由由压压力力大大的的一一例例向向压压力力小小的的一一侧侧渗渗漏漏，称称为为水水的的压压渗渗，因因此此操操作作时时应应保保持持两两侧侧压压力基本平衡。力基本平衡。(7)(7)水的电离水的电离 电电渗渗析析运运行行时时，由由于于电电流流密密度度相相液液体体流流速速不不匹匹配配，电电解解质质离离子子未未能能及及时时地地补补充充到到膜膜的的表表面面，而而造造成成淡淡室室水水的的电电离离生生成成H H+和和0H0H-

15、离子，它们可以穿过阳膜和阴膜。离子，它们可以穿过阳膜和阴膜。第十七页，本课件共有189页对电渗析各过程的评价 电渗析器在运行时，同时发生着多种复杂过程：电渗析器在运行时，同时发生着多种复杂过程：反离子迁移是电渗析除盐的主要过程反离子迁移是电渗析除盐的主要过程,其它都是次要过程。其它都是次要过程。这些次要过程会影响和干扰电渗析的主要过程：这些次要过程会影响和干扰电渗析的主要过程：同名离于迁移和电解质浓差扩散与主过程相反，会影响除盐效果；同名离于迁移和电解质浓差扩散与主过程相反，会影响除盐效果；水的渗透、电渗透和压渗会影响淡室产水量，也会影响浓缩效果；水的渗透、电渗透和压渗会影响淡室产水量，也会影

16、响浓缩效果；水水的的电电离离会会使使耗耗电电量量增增加加，导导致致浓浓室室极极化化结结垢垢，从从而而影影响响电电渗渗析析的的正正常远行。常远行。因因此此必必须须选选择择优优质质离离子子交交换换膜膜和和最最佳佳的的电电渗渗析析操操作作条条件件，以以便便消消除除或或改善这些次要过程的影响。改善这些次要过程的影响。第十八页，本课件共有189页3.电渗析法脱盐的基本原理把阳离子交换膜和阴离子交换膜交替排列于正负两个电极之把阳离子交换膜和阴离子交换膜交替排列于正负两个电极之间，并用特制的隔板将其隔开，组成脱盐间，并用特制的隔板将其隔开，组成脱盐(淡化淡化)和浓缩两和浓缩两个系统。个系统。当向隔室通入盐水

17、后，在直流电场作用下，阳离子向阴极迁移，当向隔室通入盐水后，在直流电场作用下，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移，但由于离子交换膜的选择透过性，而使淡室阴离子向阳极迁移，但由于离子交换膜的选择透过性，而使淡室中的盐水淡化，浓室中盐水被浓缩，实现脱盐目的。中的盐水淡化，浓室中盐水被浓缩，实现脱盐目的。第十九页，本课件共有189页电渗析法原理示意图第二十页，本课件共有189页电渗析上两极的反应电渗析上两极的反应以以NaClNaCl溶液为例溶液为例 在阳极上：在阳极上：2Cl2Cl-2e -2e Cl Cl2 2 H H2 2O O H H+OH+OH-4OH 4OH-4e -4e O O2 2+2

18、H+2H2 2O O 产生的氯气又有一部分溶于水中：产生的氯气又有一部分溶于水中：ClCl2 2+H+H2 2O O HCl+HClO HCl+HClO HClO HClO HCl+O HCl+O 阳阳极极反反应应有有氧氧气气和和氯氯气气产产生生，氯氯气气溶溶于于水水又又产产生生HClHCl及及初初生生态态氧氧OO，阳极呈酸性反应，应当注意阳极的氧化和腐蚀问题。，阳极呈酸性反应，应当注意阳极的氧化和腐蚀问题。第二十一页，本课件共有189页 在阴极上：在阴极上：H H2 2O-HO-H+OH+OH-H H+2e-2H+2e-2H2 2 Na Na+OH+OH-NaOH-NaOH 在阴极室由于在阴

19、极室由于H H+离子的减少，放出氢气，极水呈碱性反应，当极水离子的减少，放出氢气，极水呈碱性反应，当极水中含有中含有CaCa2+2+、MgMg2+2+和和COCO3 32-2-等离子时，会生成等离子时，会生成CaCOCaCO3 3和和Mg(OH)Mg(OH)2 2等沉淀物，等沉淀物，在阴极上形成结垢。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安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安全运行，考虑到阴膜容易损坏，并为了防止全运行，考虑到阴膜容易损坏，并为了防止ClCl-离子透过阴膜进入阳离子透过阴膜进入阳极室，所以在阳极附近一般不用阴膜，而改用阳膜或

20、惰性多孔保护极室，所以在阳极附近一般不用阴膜，而改用阳膜或惰性多孔保护膜。膜。第二十二页，本课件共有189页 4.电渗析技术的特点 (1)能量消耗低。(2)药剂耗量少环境污染小。(3)对原水含盐量变化适应性强。对原水含盐量变化适应性强。(4)操作简单，易于实现机械化、自动化。(5)(5)设备紧凑耐用预处理简单。(6)水的利用率较高。水的利用率较高。第二十三页，本课件共有189页 (1)能量消耗低 电渗析除盐过程中，只是用电能来迁移水中的盐分，而大量的水不发生相的变化，其耗电量大致与水中的含盐量成正比，尤其是对含盐量为数千mg/Lmg/L的苦咸水，其耗电量更低。的苦咸水，其耗电量更低。第二十四页

21、，本课件共有189页(2)药剂耗量少环境污染小药剂耗量少环境污染小 常常规规的的离离子子交交换换处处理理水水时时，树树脂脂失失效效后后需需用用酸酸、碱碱进进行行再再生生，再再生生后后生生成成大大量量酸酸、碱碱再再生生废废液液，水水洗洗时时还还要要排排放放大大量量酸酸、碱碱性性废废水。水。电电渗渗析析法法处处理理水水时时，仅仅酸酸洗洗时时需需要要少少量量的的酸酸。因因此此电电渗渗析析法是耗用药剂少，环境污染小的一种除盐手段。法是耗用药剂少，环境污染小的一种除盐手段。第二十五页，本课件共有189页(3)(3)对原水含盐量变化适应性强 电电渗渗析析除除盐盐可可按按需需要要进进行行调调节节。产产水水量

22、量可可按按需需要要从从每每日日几几mm3 3至至上上万万mm3 3变变化化。可可根根据据设设计计一一台台电电渗渗析析器器中中的的段段数数、级级数数或或多多台台电电渗渗析析器器的的串串联联、并并联联或或不不同同除除盐盐方方式式(直直流流式式、循循环环式式或部分循环式或部分循环式)来适应。来适应。第二十六页，本课件共有189页(4)操作简单，易于实现机械化、自动化 电电渗渗析析器器一一般般是是控控制制在在恒恒定定直直流流电电压压下下运运行行，不不需需要要通通过过频频繁繁地地调调节节流流速速、电电流流及及电电压压来来适适应应水水质质、温温度度的的变变化化。因因此此，容易做到机械化、自动化操作。容易做

23、到机械化、自动化操作。第二十七页，本课件共有189页(5)设备紧凑耐用预处理简单电渗析器是用塑料隔板、离子交换膜及电极组装而成，其抗化学污染和抗腐蚀性能均良好，隔板相膜多层更加在一起，运行时通电即可制得淡水，因此设备紧凑耐用。由由于于电电渗渗析析中中水水流流是是在在膜膜面面平平行行流流过过，而而不不需需透透过过膜膜，因因此此进进水水水水质质不不像像反反渗渗透透控控制制的的那那样样严严格格，一一般般经经砂砂滤滤即可，相对而言预处理比较简单。即可，相对而言预处理比较简单。第二十八页，本课件共有189页(6)水的利用率较高水的利用率较高 电电渗渗析析器器运运行行时时，浓浓水水和和极极水水可可以以循循

24、环环使使用用，与与反反渗渗透透相相比比，水水的的利利用用率率较较高高，可可达达到到70708080，国国外外可可高高达达9090。废废弃弃的的水水量量少少，再利用和后处理都比较简单。再利用和后处理都比较简单。第二十九页，本课件共有189页 电渗析的缺点电渗析的缺点电渗析只能除去水中的盐分而对水中有机物不能去除，某电渗析只能除去水中的盐分而对水中有机物不能去除，某些高价离子和有机物还会污染膜。些高价离子和有机物还会污染膜。电渗析运行过程中易发生浓差极化而产生结垢电渗析运行过程中易发生浓差极化而产生结垢(用频繁倒极电用频繁倒极电渗析可以避免渗析可以避免)，这些都是电渗析技术较难掌握而又必须重视，这

25、些都是电渗析技术较难掌握而又必须重视的问题。的问题。与反渗透相比，由于它的脱盐率较低，装置比较庞大且组装要求高，与反渗透相比，由于它的脱盐率较低，装置比较庞大且组装要求高，因此它的发展不如反渗透快。因此它的发展不如反渗透快。第三十页，本课件共有189页二、电渗析器的结构及设备 电渗析器由交替排列的膜和隔板以及两端电极组装而成。电渗析器由交替排列的膜和隔板以及两端电极组装而成。在在电电渗渗析析器器中中，一一张张阴阴膜膜、淡淡水水隔隔板板、阳阳膜膜、浓浓水水隔隔板板组组成成一一个个膜膜对对，若若干干膜膜对对组组合合成成膜膜堆堆；一一对对电电极极之之间间的的膜膜堆堆称称为为一级，淡水水流方向相同的膜

26、堆称为段。一级，淡水水流方向相同的膜堆称为段。根根据据对对水水量量和和水水质质的的要要求求，可可采采用用一一级级一一段段、多多级级一一段段、一级多段和多级多段的不同组合方式。一级多段和多级多段的不同组合方式。第三十一页，本课件共有189页电渗析器的主要部件和辅助设备1.1.离子交换膜2.2.隔板3.极区4.压紧装置5.5.辅助设备：整流器、酸洗系统、水箱、水泵 和监测仪表。第三十二页，本课件共有189页 1.离子交换膜 离离子子交交换换膜膜，又又称称离离子子选选择择透透过过性性膜膜。它它是是由由对对离离子子具具有选择透过性的高分子材料制成的薄膜。有选择透过性的高分子材料制成的薄膜。按膜中的活性

27、基团可分为：按膜中的活性基团可分为：阳阳离离子子交交换换膜膜(简简称称阳阳膜膜)：强强酸酸性性磺磺酸酸型型阳阳膜膜，活活性性基基团团为为-SOSO3 3H H或或-SO-SO3 3NaNa等，其反离子为等，其反离子为H H+或或NaNa+等；等；阴阴离离子子交交换换膜膜(简简称称阴阴膜膜)：强强碱碱性性季季铵铵型型阴阴膜膜，活活性性基基团团为为-N(CHN(CH3 3)3 3OHOH或或-N(CH-N(CH3 3)3 3ClCl等，其反离子为等，其反离子为OHOH-和和ClCl-等。等。第三十三页，本课件共有189页 离离子子交交换换膜膜是是一一种种高高聚聚物物电电解解质质薄薄膜膜，当当浸浸入

28、入电电解解质质溶溶液液后后，其中的活性集团在溶剂的作用下发生离解：其中的活性集团在溶剂的作用下发生离解：产产生生的的反反离离子子进进入入水水溶溶液液，在在膜膜上上留留下下带带有有一一定定电电荷荷的的固固定定基基团团。由由于于磺磺酸酸基基团团和和季季铵铵基基团团具具有有亲亲水水性性，使使膜膜在在水水中中溶溶胀胀，膜膜体体结结构构变变松松，从从而而形形成成细细微微、弯弯曲曲和和贯贯通通膜膜两两面面的的通通道道，使使通通道道中中留留下下带带有有一一定定电电荷荷的的固固定定基基团团而而形形成成内内电电场场。在在外外电电场场作作用用下下，由由于于内内电电场场存存在在离离子子交交换换膜膜只只允允许许与与其

29、其内内电电场场电电荷荷相相反反的的离离子子通通过过，而而与与内内电电场场电电荷荷相相同同的的离离子子不不能能通通过。离子交换膜的这种选择透过性，是电渗析除盐的基础。过。离子交换膜的这种选择透过性，是电渗析除盐的基础。第三十四页，本课件共有189页(3)3)离离子子交交换换膜膜是是电电渗渗析析器器中中的的关关键键材材料料，故故对对离离子子交交换换膜膜的的物物理理、化学和电化学性能有一定的要求：化学和电化学性能有一定的要求：具有较高的选择透过性具有较高的选择透过性 溶液的浓度增高时，离子交换膜的选择透过性下降。溶液的浓度增高时，离子交换膜的选择透过性下降。阳离子交换膜对阳离子的选择性迁移数应大于阳

30、离子交换膜对阳离子的选择性迁移数应大于0.90.9，对阴离子迁移数，对阴离子迁移数应小于应小于0.10.1。较好的化学稳定性较好的化学稳定性 耐化学腐蚀、耐氧化、耐一定温度、耐辐射和抗水解的性能。耐化学腐蚀、耐氧化、耐一定温度、耐辐射和抗水解的性能。离子的反扩散和渗水性较低离子的反扩散和渗水性较低 无论是同名离子迁移，还是浓差扩散及水的各种渗透过程，都不利无论是同名离子迁移，还是浓差扩散及水的各种渗透过程，都不利于水的脱盐，或引起脱盐率下降。于水的脱盐，或引起脱盐率下降。第三十五页，本课件共有189页具有较高的机械强度具有较高的机械强度 膜应光滑平整，无针孔，厚度均匀。在受到一定压力或膜应光滑

31、平整，无针孔，厚度均匀。在受到一定压力或拉力时，不会发生变形裂纹，具有较高的机械强度和韧性。拉力时，不会发生变形裂纹，具有较高的机械强度和韧性。具有较低的膜电阻 膜的电阻应小于溶液的电阻，否则由膜本身所引起的电膜的电阻应小于溶液的电阻，否则由膜本身所引起的电压降增大不利于最佳电流条件，使电渗析效率下降。压降增大不利于最佳电流条件，使电渗析效率下降。可通过减少膜的厚度，提高膜的交换容量和降低膜的交可通过减少膜的厚度，提高膜的交换容量和降低膜的交联度来降低膜电阻。联度来降低膜电阻。膜的原料丰富、价格低廉、工艺简单。膜的原料丰富、价格低廉、工艺简单。第三十六页，本课件共有189页 膜的处理中的注意事

32、项膜的处理中的注意事项：组装前对膜的处理：将膜放在操作溶液中浸泡组装前对膜的处理：将膜放在操作溶液中浸泡24244848小时，小时，使之与膜外溶液平衡，然后才裁减打孔。使之与膜外溶液平衡，然后才裁减打孔。膜的尺寸应比隔板周边小膜的尺寸应比隔板周边小1mm1mm，比隔板水孔大，比隔板水孔大1mm1mm。停运后，应在电渗析器中充满溶液，防止膜发霉变质或干停运后，应在电渗析器中充满溶液，防止膜发霉变质或干燥收缩变形甚至破裂。燥收缩变形甚至破裂。第三十七页，本课件共有189页2.隔板 它置于阳膜、阴膜之间，起着分隔和支撑阳膜、阴膜的作用，并它置于阳膜、阴膜之间，起着分隔和支撑阳膜、阴膜的作用，并形成水

33、流通道，构成浓、淡水室。隔板上有进出水孔、配水槽和形成水流通道，构成浓、淡水室。隔板上有进出水孔、配水槽和集水槽、流水道。集水槽、流水道。隔板材料为聚氯乙烯、聚丙烯、合成橡胶等非导体材料，能耐隔板材料为聚氯乙烯、聚丙烯、合成橡胶等非导体材料，能耐酸碱腐蚀，尺寸稳定具有一定的弹性，以便于密封。酸碱腐蚀，尺寸稳定具有一定的弹性，以便于密封。第三十八页，本课件共有189页 根据水流在隔板中的流动状况，分为有回路和无回路两类根据水流在隔板中的流动状况，分为有回路和无回路两类形式。形式。a.a.有回路隔板：依靠弯曲而细长的通道，达到以较小流量提高平有回路隔板：依靠弯曲而细长的通道，达到以较小流量提高平均

34、流速的效果，并且在膜面引起搅动，产生紊流现象。一般只均流速的效果，并且在膜面引起搅动，产生紊流现象。一般只有一个进水孔和一个出水孔。水流从一个进水孔经配水槽进入有一个进水孔和一个出水孔。水流从一个进水孔经配水槽进入隔板，在流水道中来回流动，从另一出水孔流出，因此又称为隔板，在流水道中来回流动，从另一出水孔流出，因此又称为折流式隔板。它多用于水量少而除盐要求较高的水处理中。折流式隔板。它多用于水量少而除盐要求较高的水处理中。b.b.无回路隔板：使液体沿整个膜面流动，利用不同形式的隔网使液流无回路隔板：使液体沿整个膜面流动，利用不同形式的隔网使液流产生紊流。水流是由一个或多个进水口经配布水槽直线地

35、流过隔板，产生紊流。水流是由一个或多个进水口经配布水槽直线地流过隔板，再由对应的出水口流山，又称直流式隔板。它多用于水量大而除盐再由对应的出水口流山，又称直流式隔板。它多用于水量大而除盐要求不高的水处理场合。要求不高的水处理场合。第三十九页，本课件共有189页3.极区 向电渗析器输入直流电，并将浓淡水引入膜堆，以及送入和引出极水。向电渗析器输入直流电，并将浓淡水引入膜堆，以及送入和引出极水。极区由电极、导水板和极水室组成。极区由电极、导水板和极水室组成。电电电电极极极极：电电极极放放在在膜膜堆堆两两端端，连连接接直直流流电电源源后后，阳阳极极与与阴阴极极间间产产生生的的电电位位差差成成为为电电

36、渗析的推动力。渗析的推动力。电电极极材材料料有有钛钛涂涂钌钌、石石墨墨、不不锈锈钢钢等等。ClCl-100mg/L100mg/L时时用用1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti；ClCl-100 mg/L100 mg/L时用钛涂钌电极或经过防腐处理过的细晶粒石墨电极。时用钛涂钌电极或经过防腐处理过的细晶粒石墨电极。电极应具备的条件：电极应具备的条件：化学和电化学稳定性好化学和电化学稳定性好 导电性好，电阻小导电性好，电阻小 机械性能好，便于加工和装卸机械性能好，便于加工和装卸 价格便宜。价格便宜。第四十页，本课件共有189页导水板：引入和导出浓、淡水，也可作引入和导出极水用。导水板：引入和导出

37、浓、淡水，也可作引入和导出极水用。极水室：由供极水流动的隔板构成，对极水室的要求是极水畅通，极水室：由供极水流动的隔板构成，对极水室的要求是极水畅通，并能及时排去电极反应产生的气体和沉淀物，这也是电渗析过程并能及时排去电极反应产生的气体和沉淀物，这也是电渗析过程进行的必要条件。进行的必要条件。第四十一页，本课件共有189页4.压紧装置 用来夹极室、保护室极膜堆的装置，其作用是使电渗析器在用来夹极室、保护室极膜堆的装置，其作用是使电渗析器在运行时，不致于产生水的内漏和外漏现象。有钢板或槽钢组合板运行时，不致于产生水的内漏和外漏现象。有钢板或槽钢组合板或铸铁压板两种。钢板或槽钢组合板用螺杆锁紧；铸

38、铁压板也可或铸铁压板两种。钢板或槽钢组合板用螺杆锁紧；铸铁压板也可用液压锁紧。用液压锁紧。第四十二页，本课件共有189页5.电渗析器的辅助设备(1)(1)电渗析器的直流电源电渗析器的直流电源 采用无级调压硅整流器或可控硅整流器，直流输出应有正、负极开关，或采用无级调压硅整流器或可控硅整流器，直流输出应有正、负极开关，或自动倒电极装置。整流器容量自动倒电极装置。整流器容量(输出电压和电流的额定值输出电压和电流的额定值)是根据电渗析器所需是根据电渗析器所需操作参数选定，并要有一定裕度，一般直流输出电压和电流比正常工作时大两操作参数选定，并要有一定裕度，一般直流输出电压和电流比正常工作时大两倍左右。

39、倍左右。(2)(2)酸洗系统、水箱、水泵酸洗系统、水箱、水泵 酸洗系统包括酸箱、循环泵和管道，均应耐腐蚀。酸洗系统包括酸箱、循环泵和管道，均应耐腐蚀。(3)(3)监测仪表监测仪表 应设置浓、谈、极水进出口的流量计和压力表；电流、电压表及电导仪、应设置浓、谈、极水进出口的流量计和压力表；电流、电压表及电导仪、pHpH计等。计等。有条件时，可安装在线检测仪器自动测量、记录和控制、报警等系统。新型的频繁倒极有条件时，可安装在线检测仪器自动测量、记录和控制、报警等系统。新型的频繁倒极电渗析器电渗析器(EDR)(EDR)，对水流和电流都安装了控制和保护系统，可以定时自动倒，对水流和电流都安装了控制和保护

40、系统，可以定时自动倒换电极极性，同时相应地切换浓、淡水的阀门，并在发生故障时发出信号，换电极极性，同时相应地切换浓、淡水的阀门，并在发生故障时发出信号，将其停运。将其停运。第四十三页，本课件共有189页第四十四页，本课件共有189页三、电渗析法水处理除盐工艺系统 电渗析法水处理除盐工艺系统可以分两种：电渗析法水处理除盐工艺系统可以分两种：1.电渗析器本体的工艺系统；2.电渗析器和其他水处理设备的组合系统。第四十五页，本课件共有189页1.电渗析器本体的工艺系统 选择经济合理的电渗析工艺系统选择经济合理的电渗析工艺系统(即除即除盐方式盐方式)，是设计电渗析除盐水处理工艺的一个重，是设计电渗析除盐

41、水处理工艺的一个重要部分。一般应根据原水水质、用水水量、用水水要部分。一般应根据原水水质、用水水量、用水水质要求等，通过技术经济比较后确定。质要求等，通过技术经济比较后确定。常用的除盐方式有直流式、循环式和部常用的除盐方式有直流式、循环式和部分循环式三种。分循环式三种。（1 1）直流式除盐：原水流经一台或多台串）直流式除盐：原水流经一台或多台串联的电渗析器后，即能达到要求的水质。适联的电渗析器后，即能达到要求的水质。适用于产水量和原水浓度恒定的条件。该法的用于产水量和原水浓度恒定的条件。该法的优点是可连续制水、管道简单；缺点是定型优点是可连续制水、管道简单；缺点是定型设备的出水水质随原水含盐量

42、而变。设备的出水水质随原水含盐量而变。第四十六页，本课件共有189页（2 2）循环式除盐：）循环式除盐：将原水在电渗析器和水箱中多次将原水在电渗析器和水箱中多次循环，以达到所需出水的水质。优点循环，以达到所需出水的水质。优点是不论原水浓度如何变化，都可以将是不论原水浓度如何变化，都可以将原水处理到要求的任一水平，且流速原水处理到要求的任一水平，且流速大，除盐速度快，电渗析器体积小。大，除盐速度快，电渗析器体积小。其缺点是需设置循环水泵和水箱，只其缺点是需设置循环水泵和水箱，只能间歇供水，电耗大。适用于制水量能间歇供水，电耗大。适用于制水量小，原水含盐量高，出水水质要求高小，原水含盐量高，出水水

43、质要求高的小型装置。的小型装置。第四十七页，本课件共有189页（3 3）部分循环式除盐）部分循环式除盐:是直流式和循环式除盐相结是直流式和循环式除盐相结合的一种方式。在部分循环式除合的一种方式。在部分循环式除盐工艺系统中，电渗析器的出口盐工艺系统中，电渗析器的出口淡水分成两路，一路连续出水供淡水分成两路，一路连续出水供用户使用；另一路返回电渗析器用户使用；另一路返回电渗析器与水相中水相混，继续进行除盐。与水相中水相混，继续进行除盐。其特点是用定型设备，可适应不其特点是用定型设备，可适应不同水质和水量的要求。在原水含同水质和水量的要求。在原水含盐量变化时，可调节循环量去保盐量变化时，可调节循环量

44、去保持出水水质稳定，但系统较复杂，持出水水质稳定，但系统较复杂，电耗大。适用于大规模的水处理电耗大。适用于大规模的水处理系统。系统。第四十八页，本课件共有189页2.2.电渗析器与其他水处理设备的组合除盐系统电渗析器与其他水处理设备的组合除盐系统电电渗渗析析一一般般用用于于含含盐盐量量较较高高的的苦苦咸咸水水、高高硬硬度度水水的的部部分分除除盐盐，以作深度除盐的顶处理。以作深度除盐的顶处理。由由于于电电渗渗析析法法除除盐盐有有其其适适用用范范围围，在在应应用用中中，应应根根据据原原水水水水质质和和除除盐盐水水水水质质要要求求，与与离离子子交交换换水水处处理理技技术术等等相相结结合合，使使其其在

45、在水水处处理理工工艺艺中中各各自自发发挥挥其其优优势势，以以达达到到合合理理的的技技术术经经济济效效果果，并并能能稳稳定定运运行行。其其常常用用的的组组合合除除盐盐水水处处理理系系统统如下。如下。（1 1）预处理）预处理-电渗析电渗析-离子交换离子交换（2 2）预处理）预处理-离子交换离子交换-电渗析电渗析（3 3）预处理）预处理-离子交换离子交换(软化软化)-)-电渗析电渗析-离子交换离子交换(软化）软化）第四十九页，本课件共有189页（1）预处理-电渗析-离子交换 这这种种将将电电渗渗析析器器和和离离子子交交换换器器组组合合使使用用的的系系统统在在国国内内外外应应用用较较早早，也也较较广广

46、泛。泛。其其组组合合原原理理是是根根据据电电渗渗析析制制水水时时，当当其其水水的的电电阻阻率率为为201020104 4 cmcm以以上上时时，电电渗渗析析器器易易极极化化而而无无法法继继续续适适应应；反反之之，离离子子交交换换却却能能适适应应处处理理低低含含盐盐量量的的水水，可可以以制制取取高高纯纯水水。所所以以在在这这种种组组合合水水处处理理系系统统中中，电电渗渗析析作作为为离离子子交交换换水水处处理理的的前前级级处处理理，用用以以去去除除原原水水中中的的绝绝大大部部分分(60(609090)盐盐分分，剩剩下下的的少少部部分分盐盐份份再再由离子交换进一步去除，即可制取除盐水。由离子交换进一

47、步去除，即可制取除盐水。根根据据对对除除盐盐水水用用水水的的水水质质要要求求，离离子子交交换换可可以以是是单单床床、复复床床、混混合合床床或或其其他他不不同同的的组组合合形形式式。这这种种系系统统特特点点是是保保证证出出水水水水质质高高，系系统统运运行行稳稳定定，再再生生剂剂耗耗用用少少对对原原水水含含盐盐量量变变化化的的适适应应性性强强，适适用用于于苦苦咸咸水水或或沿沿海海地地区区受受海水倒灌影响的情况。海水倒灌影响的情况。这种组合除盐水处理系统已广泛应用于电力、化工、轻工、电子等领域。这种组合除盐水处理系统已广泛应用于电力、化工、轻工、电子等领域。第五十页，本课件共有189页（2 2）预处

48、理一离子交换一电渗析）预处理一离子交换一电渗析 这这种种组组合合除除盐盐系系统统在在电电渗渗析析器器之之前前设设置置离离子子交交换换器器(钠钠型型离离子子交交换换器器)，其其目目的的是是去去除除原原水水中中易易结结垢垢的的硬硬度度离离子子(钙钙、镁镁)，防防止止在在电电渗渗析析器器内内产产生生沉沉淀淀结结垢垢，降降低低除除盐盐率率，而而影影响响正正常运行。常运行。（3 3）预处理一离子交换）预处理一离子交换(软化软化)一电渗析一离子交换一电渗析一离子交换(软化软化)这这种种组组合合系系统统中中，在在电电渗渗析析前前后后均均有有离离子子交交换换软软化化处处理理，这这是是因因为为预预软软化化可可以

49、以防防止止电电渗渗析析器器中中的的结结垢垢、堵堵塞塞，提提高高电电渗渗析析的的除除盐盐效效率率；电电渗渗析析后后的的离离子子交交换换软软化化处处理理，可可进进一一步步降降低低水中的硬度和相对碱度，以保证中、低压锅炉给水的水质。水中的硬度和相对碱度，以保证中、低压锅炉给水的水质。第五十一页，本课件共有189页电渗析在水处理方面的应用电渗析在水处理方面的应用苦咸水及海水淡化苦咸水及海水淡化海水浓缩制盐海水浓缩制盐纯水的制备纯水的制备工业废水的处理工业废水的处理 A.A.电镀废水；电镀废水；B.B.造纸工业废水；造纸工业废水；C.C.重金属废水重金属废水放射性废水放射性废水离子隔膜电解离子隔膜电解在

50、其它方面在其它方面第五十二页，本课件共有189页四、电渗析器的运行1.电渗析器运行的工艺参数2.极化和极限电流密度3.极化的危害4.4.稳定运行的措施稳定运行的措施第五十三页，本课件共有189页1.电渗析器运行的工艺参数运行工艺参数运行工艺参数符号符号单位单位物理意义物理意义计算公式计算公式淡水产量淡水产量Q Q淡水淡水mm3 3/h/h单位时间的淡水产量单位时间的淡水产量除盐量除盐量%原水与淡水含盐量之差占原水原水与淡水含盐量之差占原水含盐量的百分率含盐量的百分率(C(Cj j C Cp p)/C)/Cj j原水利用率原水利用率 水水%淡水产量占原水总用量的百分淡水产量占原水总用量的百分率率