離子交換膜的滲析作用原理

6. 海水淡化方法中的:電滲析法及離子交換法的流程

電滲析法：水中的離子在直流電場的作用下，可通過半透膜。最初的惰性半透膜電滲析法，主要用於溶膠的提純，電流效率很低。到了20世紀50年代初，由於選擇性離子交換膜向世，才能夠用電滲析法淡化海水或苦鹹水。脫鹽用的選擇性離子交換膜有兩種：①陽膜，只允許陽離子透過的陽離子交換膜；②陰膜，只允許陰離子透過的陰離子交換膜。使陰膜和陽膜交替排列，中間襯以隔板（其中有水流通道），夾緊之後，在兩端加上電極,就成電滲析脫鹽裝置。 電滲析法原理圖 點擊此處查看全部新聞圖片 當海水流經電滲器時，在直流電場的作用下，陰離子透過陰膜向陽極方向遷移，途中被陽膜擋住去路，被水流沖洗而出；陽離子透過陽膜向陰極方向遷移，途中被陰膜擋住，也被水流沖出。透過陽膜或陰膜的水為淡水。結果，從大約一半的夾層流出的水為淡水，從另一半流出的則為濃縮的海水。 電滲析脫鹽所用的半透膜，除要求電阻低、透過的選擇性高、交換容量大和水的電滲小之外，還要求有一定的機械強度、尺寸不變和化學穩定性高等。 在電滲析脫鹽過程中，反離子（電荷與膜內交換基團相反的離子）在膜內的遷移速度比在溶液里大，致使淡化夾層的內膜半身，溶液界面上的離子濃度低於主體溶液濃度而形成濃度差。當電流升至某值時，擴散遷移的離子不足以補充界面上離子的缺額，而使界面濃度趨近於零，這時的電流稱為極限電流。如再增加電流，就會迫使界面上的水分子解離,由解離出的H和OH來承擔超過極限值那部分電流的輸送。這種現象稱為極化現象。這不僅使電流白白消耗在無助於脫鹽的 H和OH的遷移上，而且會引起溶液的pH值發生變化，使鈣鹽鎂鹽之類的離子濃度的乘積超過溶度積，而在濃縮海水夾層的陰膜和陽膜的表面沉澱，阻塞水流通道，甚至被迫停機拆洗。防止極化沉澱的根本措施，是設法增加夾層溶液的攪拌作用和布水的均勻性，並把操作電流控制在極限電流之下。此外，定期倒換電極的極性，在濃縮海水夾層中加酸和進行不拆裝的化學清洗等，均能延長運轉周期。

7. 滲析使用的半透膜是一種離子交換膜嗎

電滲析使用的半滲透膜其實是一種離子交換膜。這種離子交換膜按離子的電荷性質可分為陽離子交換膜(陽膜)和陰離子交換膜(陰膜)兩種。在電解質水溶液中，陽膜允許陽離子透過而排斥阻擋陰離子，陰膜允許陰離子透過而排斥阻擋陽離子，這就是離子交換膜的選擇透過性。在電滲析過程中，離子交換膜不像離子交換樹脂那樣與水溶液中的某種離子發生交換，而只是對不同電性的離子起到選擇性透過作用，即離子交換膜不需再生。電滲析工藝的電極和膜組成的隔室稱為極室，其中發生的電化學反應與普通的電極反應相同。陽極室內發生氧化反應，陽極水呈酸性，陽極本身容易被腐蝕。陰極室內發生還原反應，陰極水呈鹼性，陰極上容易結垢.

利用半透膜的選擇透過性來分離不同的溶質粒子(如離子)的方法稱為滲析。在電場作用下進行滲析時，溶液中的帶電的溶質粒子(如離子)通過膜而遷移的現象稱為電滲析。利用電滲析進行提純和分離物質的技術稱為電滲析法，它是20世紀50年代發展起來的一種新技術，最初用於海水淡化，現在廣泛用於化工、輕工、冶金、造紙、醫葯工業，尤以制備純水和在環境保護中處理三廢最受重視，例如用於酸鹼回收、電鍍廢液處理以及從工業廢水中回收有用物質等。

8. 海水淡化的方法有多種，如蒸餾法、電滲析法等．電滲析法是一種利用離子交換膜進行離子交換的方法，其原理

A、陰離子交來換膜只允許陰離源子自由通過，陽離子交換膜只允許陽離子自由通過，隔膜B和陰極相連，陰極是陽離子放電，所以隔膜B是陽離子交換膜，故A錯誤；
B、電解過程中陽離子移向陰極，故B錯誤；
C、a電極和電源正極相連是電解池的陽極，溶液中氯離子先放電，電極反應為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故C錯誤；
D、b電極氫離子放電生成氫氣，電極附近氫氧根離子濃度增大，結合鎂離子生成白色沉澱，故D正確；
故選D．

9. 採用電滲析過程脫除溶液中的離子應滿足哪些基本條件

電滲析利用半透膜的選擇透過性來分離不同的溶質粒子（如離子）的方法稱為滲析。在電場作用下進行滲析時，溶液中的帶電的溶質粒子（如離子）通過膜而遷移的現象稱為電滲析。利用電滲析進行提純和分離物質的技術稱為電滲析法，它是20世紀50年代發展起來的一種新技術，最初用於海水淡化，現在廣泛用於化工、輕工、冶金、造紙、醫葯工業，尤以制備純水和在環境保護中處理三廢最受重視，例如用於酸鹼回收、電鍍廢液處理以及從工業廢水中回收有用物質等。

原理/電滲析 編輯
電滲析使用的半滲透膜其實是一種離子交換膜。這種離子交換膜按離子的電荷性質可分為陽離子交換膜(陽膜)和陰離子交換膜(陰膜)兩種。在電解質水溶液中，陽膜允許陽離子透過而排斥阻擋陰離子，陰膜允許陰離子透過而排斥阻擋陽離子，這就是離子交換膜的選擇透過性。在電滲析過程中，離子交換膜不像離子交換樹脂那樣與水溶液中的某種離子發生交換，而只是對不同電性的離子起到選擇性透過作用，即離子交換膜不需再生。電滲析工藝的電極和膜組成的隔室稱為極室，其中發生的電化學反應與普通的電極反應相同。陽極室內發生氧化反應，陽極水呈酸性，陽極本身容易被腐蝕。陰極室內發生還原反應，陰極水呈鹼性，陰極上容易結垢。
實際應用/電滲析
電滲析是膜分離過程中較為成熟的一項技術，已廣泛地應用於苦鹹水脫鹽，是世界上某些地區生產淡水的主要方法。由於新開發的荷電膜具有更高的選擇性、更低的膜電阻、更好的熱穩定性相化學穩定性以及更高的機械強度、使電滲析過程不僅限於應用在脫鹽方面，而且在食品、醫葯及化學工業中，電滲析過程還有許多其他的工業應用，如工業廢水的處理，主要包括從酸液清洗金屬表面所形成的廢液中回收酸和金屬；從電鍍廢水中回收重金屬離子；從合成纖維廢水中回收硫酸鹽；從紙漿廢液中回收亞硫酸鹽等。用於食品工業中，如牛奶脫鹽制嬰兒奶粉；用於化學工業分離離子性物質與非離子性物質；在臨床治療中電滲析可作為人工腎使用等
。
自動控制頻繁倒極電滲析（EDR），運行管理更加方便。原水利用率可達80%，一般原水回收率 在45-70%之間。電滲析主要用於水的初級脫鹽，脫鹽率在45-90%之間。它廣泛被用於海水與苦鹹水淡化；制備純水時的初級脫鹽以及鍋爐、動力設備給水的脫鹽軟化等。
實質上，電滲析可以說是一種除鹽技術，因為各種不同的水（包括天然水、自來水、工業廢水）中都有一定量的鹽分，而組成這些鹽的陰、陽離子在直流電場的作用下會分別向相反方向的電極移動。如果在一個電滲析器中插入陰、陽離子交換膜各一個，由於離子交換膜具有選擇透過性，即陽離子交換膜只允許陽離子自由通過，陰離子交換膜只允許陰離子以通過，這樣在兩個膜的中間隔室中，鹽的濃度就會因為離子的定向遷移而降低，而靠近電極的兩個隔室則分別為陰、陽離子的濃縮室，最後在中間的淡化室內達到脫鹽的目的。
實際應用中，一台電滲析器並非由一對陰、陽離子交換膜所組成（因為這樣做效率很低），而是採用一百對，甚至幾百對交換膜，因而大大提高效率。