電滲析/雙極膜工程設(shè)備

電滲析/雙極膜工程設(shè)備

       電滲析，簡(jiǎn)稱ED技術(shù)，是電化學(xué)過(guò)程和滲析擴(kuò)散過(guò)程的結(jié)合，在外加直流電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，以電位差為動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過(guò)性，把電解質(zhì)從溶液中分離出來(lái)，陰、陽(yáng)離子分別向陽(yáng)極和陰極移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)溶液的濃縮、淡化、精制和提純等目的。

一、電滲析設(shè)備技術(shù)分類(lèi)

     根據(jù)所采用的離子選擇性通過(guò)膜的種類(lèi)及操作模式的不同，電驅(qū)動(dòng)膜分離過(guò)程可分為普通電滲析(CED)、雙極膜電滲析(BMED)、電解電滲析(EED)、選擇性電滲析(SED)、填充床電滲析子(EDI)等，其中普通電滲析和雙極膜電滲析是電驅(qū)動(dòng)過(guò)程常見(jiàn)的兩種膜分離工藝。能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)溶液的脫鹽和濃縮過(guò)程稱為CED；采用了雙極膜及普通的陰/陽(yáng)離子交換膜，并能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)料液產(chǎn)酸和產(chǎn)堿的過(guò)程稱為BMED；采用具有一多價(jià)離子選擇能力的離子選擇性通過(guò)膜，實(shí)現(xiàn)溶液中具有不同電荷數(shù)的離子之間分離的過(guò)程稱為SED；采用了具有耐酸耐堿性的陰/陽(yáng)離子交換膜，能夠通過(guò)電極反應(yīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)酸產(chǎn)堿的過(guò)程稱為EED；采用普通的陰/陽(yáng)離子交換膜，并利用能夠輔助離子遷移的離子交換樹(shù)脂來(lái)實(shí)現(xiàn)溶液的高效脫鹽，從而得到超純水的過(guò)程稱為EDI。

（一）、電滲析   

    電滲析是指溶液中溶質(zhì)通過(guò)半透膜的現(xiàn)象。自然滲析的推動(dòng)力是半透膜兩側(cè)溶質(zhì)的濃度差。在直流電場(chǎng)的作用下，離子透過(guò)選擇性離子交換膜的現(xiàn)象稱為電驅(qū)動(dòng)膜分離器。    離子交換膜是由高分子材料制成的對(duì)離子具有選擇透過(guò)性的薄膜。主要分陽(yáng)離子交換膜（CM，簡(jiǎn)稱陽(yáng)膜）和陰離子交換膜（AM，簡(jiǎn)稱陰膜）兩種。陽(yáng)膜由于膜體固定基帶有負(fù)電荷離子，可選擇透過(guò)陽(yáng)離子；陰膜由于膜體固定基帶有正電荷離子，可選擇透過(guò)陰離子。陽(yáng)膜透過(guò)陽(yáng)離子，陰膜透過(guò)陰離子的性能稱為膜的選擇透過(guò)性。電驅(qū)動(dòng)膜分離器過(guò)程基本的工作單元稱為膜對(duì)。一個(gè)膜對(duì)構(gòu)成一個(gè)脫鹽室和一個(gè)濃縮室。一臺(tái)實(shí)用電驅(qū)動(dòng)膜分離器由數(shù)個(gè)膜對(duì)組成。圖1簡(jiǎn)明地示出電驅(qū)動(dòng)膜分離器工作原理。

                     圖1  電驅(qū)動(dòng)膜分離器工作原理示意圖

      電驅(qū)動(dòng)膜分離器的主要部件為陰、陽(yáng)離子交換膜，隔板與電極三部分。隔板構(gòu)成的隔室為液流經(jīng)過(guò)的通道。淡水經(jīng)過(guò)的隔室為脫鹽室，濃水經(jīng)過(guò)的隔室為濃縮室。若把陰、陽(yáng)離子交換膜與濃、淡水隔板交替排列，重復(fù)疊加，再加上一對(duì)端電極，就構(gòu)成了一臺(tái)實(shí)用電驅(qū)動(dòng)膜分離器。  若電驅(qū)動(dòng)膜分離器各系統(tǒng)進(jìn)液都為NaCl溶液，在通電情況下，淡水隔室中的Na+向陰極方向遷移，Cl－向陽(yáng)極方向遷移，Na+與Cl－就分別透過(guò)CM與AM遷移到相鄰的隔室中去。這樣淡水隔室中的NaCl溶液濃度便逐漸降低。相鄰隔室，即濃水隔室中的NaCl溶液濃度相應(yīng)逐漸升高，從電驅(qū)動(dòng)膜分離器中就能*地流出淡化液與濃縮液。    淡水水路系統(tǒng)、濃水水路系統(tǒng)與極水水路系統(tǒng)的液流由水泵供給，互不相混，并通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的布、集水機(jī)構(gòu)使其在電驅(qū)動(dòng)膜分離器內(nèi)部均勻分布，穩(wěn)定流動(dòng)。    從供電網(wǎng)供給的交流電，經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟姡呻姌O引入電驅(qū)動(dòng)膜分離器。經(jīng)過(guò)在電極溶液界面上的電化學(xué)反應(yīng)，完成由電子導(dǎo)電轉(zhuǎn)化為離子導(dǎo)電的過(guò)程。    用夾緊板緊固在一起的膜堆部分稱為電驅(qū)動(dòng)膜分離器。電驅(qū)動(dòng)膜分離器要進(jìn)行工作，必須有水泵、整流器等輔助設(shè)備，還必須有進(jìn)水預(yù)處理設(shè)施。通常把電驅(qū)動(dòng)膜分離器及輔助設(shè)備總稱為電驅(qū)動(dòng)膜分離器裝置。 

      雙極膜是把陰離子交換層和陽(yáng)離子交換層黏貼在一起的離子交換膜。在此膜的兩側(cè)，印壓帶有水理論分裂電壓的0.83V以上的電壓，膜內(nèi)的水分解成酸（H+）和堿（OH-）

（二）、雙極膜工藝流程圖（下圖）：

       雙極膜電滲析設(shè)備是由雙極膜、陰膜和陽(yáng)膜組成的3室式電滲析設(shè)備，通過(guò)供給無(wú)機(jī)鹽（Na2SO4），陰離子（SO42-）透過(guò)陰離子交換膜和在雙極膜分解成的H離子（H+）結(jié)合成酸（H2SO4），另一方面，陽(yáng)離子（Na+）透過(guò)陽(yáng)離子交換膜和在雙極膜分解成的OH離子（OH-）結(jié)合成堿（NaOH）（進(jìn)行中和逆反應(yīng)）。

三、電滲析/雙極膜工程設(shè)備應(yīng)用

1、工業(yè)廢水（電鍍廢水、RO濃水、高含鹽廢水）脫鹽濃縮

2、左旋肉堿、?；撬岬柔t(yī)藥的脫鹽純化

3、化工中間體脫鹽純化

4、植物提取液脫鹽純化

5、乳清的脫鹽純化

6、氨基酸的脫鹽純化

7、甜菜堿的脫鹽純化

8、有機(jī)酸鹽的脫鹽純化

9、醬油等調(diào)味液的脫鹽純化

10、低聚果糖、木糖醇、低聚木糖等糖類(lèi)脫鹽純化

11、果汁的脫鹽純化絲蛋白分解、肽制造工藝中的脫鹽純化