电渗析法与反渗透

A. 超滤，反渗透，电渗析的工作原理

超滤：
采用的是一种超滤膜技术。超滤是一种筛分的过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原水流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原水中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原水的净化、分离和浓缩的目的。

反渗透：
采用的是反渗透膜技术。其工作原理是对水施加一定的压力，使水分子和离子态的矿物质元素通过反渗透膜，而溶解在水中的绝大部分无机盐，包括重金属在内，有机物以及病菌等无法通过反渗透膜，达到渗透过的纯净水和无法渗透过的浓缩水分开。

电渗析：
利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子（如离子）的方法称为渗析。在电场作用下进行渗析时，溶液中的带电的溶质粒子（如离子）通过膜而迁移的现象称为电渗析。
电渗析的推动力是电场力，电渗析一般和离子交换膜联合使用。在外加电场作用下,水中离子在溶液中进行定向移动,借助于离子交换膜的选择透过性,实现溶液的浓缩、淡化和提纯，离子交换膜的污染是最关键的。

B. 海水淡化的方法有哪些

当前人们已掌握抄了几种海水淡化方法。

一种是蒸馏法，即把海水加热，变成蒸汽，然后使蒸汽冷却变成淡水。一次蒸馏不行，还可以蒸馏多次。

再一种是反渗透法。利用一种薄薄的具有多孔结构的“反渗透膜”作为核心部件，在加压条件下，薄膜只能让水通过，把盐类物质拒绝于薄膜外，这样淡水和盐类就分开了。

世界上淡水资源不足，已成为人们日益关切的问题，也影响了一些国家的经济发展。1997年3月，世界气象组织和联合国教科文组织，为在摩洛哥举行的世界水资源论坛准备的文件中，发出了“到21世纪，水有可能成为一种稀罕之物”的惊呼。当然，这里所述的水是指淡水。淡水在地球上本来就十分有限，它只占地球总水量的3%还不到，而且，其中约2/3囤积在高山和极地的厚厚冰雪中，近1/3深埋在地层里，而真正能被我们利用的淡水，只占地球总水量的0.26%左右。就是这占有极小份额的淡水资源，今天还正面临着来自人类的严重污染，致使其更加捉襟见肘，日见匮缺。因此，节约用水，保护珍贵的淡水资源，已成为世人的当务之急。

除了以上2种海水淡化方法以外，人们还在探索其他效率更高、成本更低的海水淡化技术。

C. 比较扩散渗析 电渗析 反渗透 超滤 微滤以及液膜分离技术各自的特点

扩散渗析利用半透膜或选择透过性离子交换膜使溶液中的溶质由高浓度一侧通过膜向低浓度一侧迁移的过程。这种过程是以浓度差为动力，所以也称为浓差渗析或自然渗析。它主要用于有机和无机电解质的分离和纯化。在环境工程方面目前主要用于酸、碱废液的处理和回收。

电渗析利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子(如离子)的方法称为渗析。在电场作用下进行渗析时，溶液中的带电的溶质粒子(如离子)通过膜而迁移的现象称为电渗析。利用电渗析进行提纯和分离物质的技术称为电渗析法，它是20世纪50年代发展起来的一种新技术，最初用于海水淡化，现在广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业，尤以制备纯水和在环境保护中处理三废最受重视，例如用于酸碱回收、电镀废液处理以及从工业废水中回收有用物质等。

反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使用大于渗透压的反渗透压力，即反渗透法，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。

超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在20-1000A°之间。中空纤维超滤器(膜)具有单位容器内充填密度高，占地面积小等优点。

微滤又称微孔过滤，属于精密过滤。微滤能够过滤掉溶液中的微米级或纳米级的微粒和细菌。微滤广泛应用于微电子行业超纯水的终端过滤，各种工业给水的预处理和饮用水的处理等，也是在生物医学、尖端科技中检测微细杂质、进行科学实验的一个重要工具

D. 电渗析膜和反渗透膜有什么区别

电渗析能有效去除水中离子成分，主要用于海水和苦咸水的脱盐淡化和工业水软化。专微滤可分离水中直径为0.03~属10μm的成分，主要用于去吹水中的细菌、悬浮物、浊度等。

反渗透能分离分子量在500以下的溶质分子，因此对水中有机物和无机盐有很高的去除率，这是水和废水深度净化处理中的一种有效分离技术，并得到广泛应用，其中包括反渗透装置制造纯净水。反渗透膜使用压力较高（1~10MPa），产水量较低（0.4~1.8m³/㎡/d）,水回收率只有75%~80%，因此运行费用较高。

E. 废水处理中的吸附法、反渗透法和电渗析法属于( )法。

C
答案解析：
[解析]
废水处理的方法主要有物理法、化学法、物理化学法、生物法。物理法是利用筛滤、沉淀、气浮等方法对污水进行处理；利用化学反应来分离、分解污染物，或使其转化为无害物质的处理方法是化学法；物理化学法主要有吸附法、反渗透法和电渗析法。生物处理法是利用微生物新陈代谢功能，将废水中呈融解和胶体状态的有机污染物降解，并转换为无害物质，使水得到净化。

F. “电渗析法淡化海水”是什么原理

原理：电渗析器中交替排列着许多阳膜和阴膜，分隔成小水室。当原水进专入这些小室时，在直流电属场的作用下，溶液中的离子就作定向迁移。

阳膜只允许阳离子通过而把阴离子截留下来；阴膜只允许阴离子通过而把阳离子截留下来。结果使这些小室的一部分变成含离子很少的淡水室，出水称为淡水。

而与淡水室相邻的小室则变成聚集大量离子的浓水室，出水称为浓水。从而使离子得到了分离和浓缩，水便得到了净化。

(6)电渗析法与反渗透扩展阅读

现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法、以及碳酸铵离子交换法，目前应用反渗透膜法及蒸馏法是市场中的主流。

海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。 是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，水质好、价格渐趋合理，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。 从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。

海水淡化主要是为了提供饮用水和农业用水，有时食用盐也会作为副产品被生产出来。海水淡化在中东地区很流行，在某些岛屿和船只上也被使用。

G. 透析，微滤，超滤，纳滤，反渗透，电渗析，渗透气化等膜分离技术各自的特点

1.透析（dialysis）是通过小分来子经过半源透膜扩散到水（或缓冲液）的原理；
2.微滤适用于细胞、细菌和微粒子的分离，在生物分离中，广泛用于菌体的分离和浓缩，目标物质的大小范围为0.01-10 μm，一般用于预处理；
3.超滤技术的优点是没有相的转变，无需添加任何强烈的化学物质，可以在低温下操作，过滤速度较快，便于无菌处理等，一般用于预处理；
4.纳滤 特点是能截留小分子的有机物并可同时透析出盐，集浓缩与透析于一体；
操作压力低，因为无机盐能通过纳米滤膜而透析，使得纳米过滤的渗透压远比反渗透为低，所以纳米过滤所需的外加压力比反渗透低得多；
5.反渗透法具有设备构型紧凑，占地面积小、单位体积产水量及能量消耗少等优点；
6.电渗析的特点时可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用、可以用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质、在原理上，电渗析器是一个带有隔膜的电解池，可以利用电极上的氧化还原效率高；
7.渗透气化对共沸物系和近沸物系等难分物系的分离, 显示特有的优越性。

H. 反渗透法的特性

反渗透方法可以从水中除去90 %以上的溶解性盐类和99 %以上的胶体微生物及有机物等。尤其以风能、太阳能作动力的反渗透净化苦咸水装置,是解决无电和常规能源短缺地区人们生活用水问题的既经济又可靠的途径。反渗透淡化法不仅适用于海水淡化,也适合于苦咸水淡化。现有的淡化法中,反渗透淡化法是最经济的,它甚至已经超过电渗析淡化法。由于反渗透过程的推动力是压力,过程中没有发生相变化,膜仅起着“筛分”的作用,因此反渗透分离过程所需能耗较低。在现有海水和苦咸水淡化中,反渗透法是最节能的。反渗透膜分离的特点是它的“广谱”分离,即它不但可以脱除水中的各种离子,而且可以脱除比离子大的微粒,如大部分的有机物、胶体、病毒、细菌、悬浮物等,故反渗透分离法又有广谱分离法之称。 与其他水处理方法相比具有无相态变化、常温操作、设备简单、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、适应范围广、自动化程度高和出水质量好等优点。反渗透法脱盐率及产水纯净程度都比电渗析法高,出水水质优于我国《生活饮用水卫生标准》,对高氟低矿化度苦咸水通过反渗透法淡化,出水水质可达到我国《饮用纯净水卫生标准》。有资料表明,反渗透法淡化苦咸水的能耗———电耗、水耗均低于电渗析法,而且反渗透法设备结构紧凑、占地面积小、运行效果稳定可靠、符合“清洁生产”要求,反渗透法是较其他方法更为合理、有效的苦咸水淡化方法。
采用反渗透法对不同含盐量的苦咸水进行脱盐淡化,淡化过程中,系统运行稳定。系统的脱盐率达96 %以上,淡化水水质达到国家生活饮用水标准。反渗透系统苦咸水淡化装置具有较强的适应性,可根据原水的水质情况,调整运行参数来实现对不同含盐量的苦咸水连续进行处理。该装置高度集成化,可望成为定型的成套设备。 在水处理方面使用反渗透技术在全世界的公认度：
1、Harvard美国哈佛大学医学院检验合格。
2、美国国家卫生试验所检验标准。
National Sanitation Foundation Testing Laboratory Seal
3、美国LOMA LINDA大学医学院检验合格。
4、美国加洲ORANGE COUNTY自来水管理局奖赏。
5、Dr.T.C.McDANIEL美国医学学会推荐。
6、Wcts检验合格。
7、CCEL检验超标准。
8、NASA美国太空总署采用航天飞机装备。
9、Coca cola（可口可乐）公司采用。
10、美国海军采用使海水变淡水。 给水预处理对反渗透法安全运行是至关重要的。无论地表水或地下水,都含有一些可溶或不可溶的有机物和无机物。虽然反渗透能截留这些物质,但反渗透主要是用来脱盐。如果反渗透给水中含有过多的浊度、悬浮物质,这些物质将会淤积在膜表面上,此外还可使水中硬度过高而结垢,这些将使流道堵塞,造成膜组件压差增大、产水量和脱盐率下降,甚至使膜组件报废的严重结果。另外不同膜材料具有不同的化学稳定性,它们对p H、余氯、温度、细菌、某些化学物质等的稳定性也有很大的影响,对给水预处理的要求也不同。一般来讲,膜组件生产厂商均会提出给水水质指标。这些指标包括:
(1) 淤泥密度指数( S D I) 。该指数能较好地反映给水中胶体、浊度和悬浮物的含量,给水预处理后, S D I 越低对膜组件的使用年限越长, 一般要求S D I ≤4 。降低给水中的S D I ,可采取絮凝、沉淀、过滤等方法。
(2) p H。复合膜耐p H 范围较宽(2～11) ,而三醋酸纤维素耐p H 范围较窄(3～8) ,超过规定范围膜易水解。调节p H 的另一个目的是降低给水中的碱度。
(3)碱度。碱度是度量水样中和酸的能力,能与酸中和的物质是氢氧根离子、碳酸盐、碳酸氢盐、硅酸盐和磷酸盐等,碱度与氢氧化物和碳酸盐结垢有密切关系。碱度过高就必须用酸中和加以破坏。
(4) 温度。不同膜材料的耐温能力有所不同。如复合膜耐温可高达45 ℃,而三醋酸纤维膜则不能超过35 ℃,水温度过高还会增加膜的压密性,膜组件产水量会大大下降。此外较高的水温( 超过25 ℃) 会加速细菌的繁殖,这时更要注意灭菌措施。
(5) 铁锰的含量。铁、锰易造成膜面上污垢的沉积。
(6) 硫酸盐。硫酸盐(如CaSO4 ) 不易清除,当硫酸盐和钙、镁含量较高时,必须注意加防垢剂,严格控制水的回收率。
(7) 硬度。硬度主要指钙离子和镁离子的含量,它是碳酸盐垢和硫酸盐垢的主要成分。通过计算水中Lange2lier 饱和指数、Stiff 和Davis稳定指数可判断结垢的趋势。
(8)余氯。加氯灭菌也是反渗透淡化过程中不可少的过程,但不同膜材料的耐氯性有很大的差别。三醋酸纤维素耐氯性能较好,可耐1. 0 mg/ L 的余氯,而复合膜则只能在低于0. 1 mg/ L 下运行。通过加入亚硫酸氢钠可以降低余氯。
(9)总有机碳( TOC) 。TOC 过多可能引起微生物的污染,特别是经过杀菌消毒过程,如水温较高,消毒分解的有机物,正是细菌的饵料,以致残存的细菌繁殖更快,醋酸纤维素膜对此非常敏感。降低给水中的TOC ,可通过活性碳吸附。 虽然反渗透系统运行已证明是可靠的,但产生的故障报道也不少,如给水预处理不当、没有按规定控制各种运行参数,均系操作不当引起。因此,反渗透淡化系统安全运行必须注意以下问题:
(1) 定期测试S D I 指数。S D I 过高,会造成膜组件的不可逆污染,缩短组件的寿命。
(2) 控制回收率。回收率过高,一方面使难溶盐的组分超过溶度积而结垢,另一方面组件里的浓水流速过低,易于产生浓差极化引起结垢,同时不利于把水中胶体、悬浮物等排出。
(3) 注意膜组件的压差。膜组件的初期压差是很小的,如若压差增大较快,预示膜组件被污染或结垢,必须查出原因,并予以纠正。
(4) 注意产水量和脱盐率的变化,通常与压差变化同时出现。如在短时间内,产水量和脱盐率明显变化,必须检查预处理系统运行是否正常,如加药量是否合适、过滤器是否漏砂等。 (1)反渗透系统对二价及多价阳阴离子的截留效果高于单价离子(表1) 。
表1 阴、阳离子截留率( %)
阳离子阴离子
Fe3 + Ca2 + Mg2 + K+ Na + SO2 -4 Cl - F - HCO -3
100. 0 98. 8 99. 5 98. 5 96. 5 98. 4 96. 4 96. 0 94. 7
(2 )反渗透系统对水质极差的SO4 ·Cl2Na ·Mg型和SO4 ·Cl2Na 型苦咸水中的溶解性总固体、总硬度、铁、锰、钙、镁、钾、钠、硫酸盐、氯化物、二氧化硅等无机盐的去除率为96 %～100 %;总硬度、氯化物、硫酸盐、溶解性固体等指标去除率大于 98 % ,出水水质优于国家和国际水质标准.
(3)反渗透系统对人体健康危害较大的氟化物去除率为96 % ,六价铬去除率为92. 5 %。
(4)反渗透系统对污染性及毒理学指标、耗氧量、N H32N、NO22N 、NO32N、砷去除率40 %～83 %,低于上述无机盐类去除率,但原水中污染性指标含量相对较低,40 %～83 %的去除率完全可以满足生活饮用水卫生标准要求。
(5) 苦咸水中,微生物含量在地表水、地下水中差异较大,反渗透系统对细菌总数检测的去除率从44. 6 %提高到93. 2 % ,去除效果明显。
(6) 原水中毒理学指标及部分理化指标如铜、锌、铅、铬、镉、银、汞、硒、氰、挥发酚类、三氯甲烷、四氯化碳、苯并(a) 芘、滴滴涕、六六六含量均较低,大都低于检验方法的检出下限,不做加标检验,难以从运行水质指标中确定反渗透器对它们的去除效果,但根据中国预防医学科学院环境卫生监测所1997年7 月对一些反渗透装置加标检验报告来看,上述指标的去除率绝大部分达到100 %。 锅炉补给水、除盐水设备------各种蒸汽锅炉、火力发电厂、热水炉、石化热力锅炉等补给水。
中水、废水回用设备------石油化工、钢铁、市政、纺织印染等工业领域的中水、废水回用。
电子工业用超纯水设备------单晶硅、半导体晶片切割制造、半导体芯片、半导体封装、引线框架、集成电路、液晶显示器、导电玻璃、显像管、线路板、光通信、电脑元件、电容器洁净产品及各种元器件等生产工艺用纯水。
一般工业用纯水设备-----镀膜玻璃、电镀、表面涂装、纺织印染、工业配液、工业产品清洗等用水。
生物医药行业用纯水设备-----针剂、粉针剂、大输液、生化制品用水、医用无菌水、口服液等符合GMP标准。
精细化工行业用纯水设备------化工工艺用水、化学药剂、化妆品等用纯水。
饮料、食品行业水处理设备---饮用纯净水、蒸馏水、矿泉水、天然水、矿化水、啤酒生产用水、白酒勾兑用纯水。
苦咸水淡化、海水淡化设备。
膜分离设备--药物分离、回收、浓缩、提纯设备。
生活饮用水处理、宾馆、楼宇、社区优质供水设备、直饮水工程。

I. 海水淡化的原理是什么有几种途径

船用海水淡化设备技术针对海水的高含盐量，而不能被直接使用特点而设计，把海水、苦咸水等含高盐量的水转化为生产、生活用水的海水淡化技术得到空前迅猛的发展。目前主要采用蒸馏法、电渗析法和反渗透法。淡化水质符合国家生活饮用水水质标准(GB5749-85)，电源适用范围广(220V/60HZ，380V/50HZ)。
船舶海水淡化设备工艺原理及技术指南
1、蒸馏法虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今仍占统治地位。蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带的咸味的。根据设备蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。
2、电渗析法亦换膜电渗析法，该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，按其选择透过性区分为正离子交换膜(阳膜)与负离子交换膜(阴膜)。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩，分离与提纯。

J. 反渗透的优缺点

【优点】
与其他水处理方法相比具有无相态变化、常温操作、设内备简单、效益高容、占地少、操作方便、能量消耗少、适应范围广、自动化程度高和出水质量好等优点。反渗透法脱盐率及产水纯净程度都比电渗析法高,出水水质优于我国《生活饮用水卫生标准》,对高氟低矿化度苦咸水通过反渗透法淡化,出水水质可达到我国《饮用纯净水卫生标准》。有资料表明,反渗透法淡化苦咸水的能耗———电耗、水耗均低于电渗析法,而且反渗透法设备结构紧凑、占地面积小、运行效果稳定可靠、符合“清洁生产”要求,反渗透法是较其他方法更为合理、有效的苦咸水淡化方法。 采用反渗透法对不同含盐量的苦咸水进行脱盐淡化,淡化过程中,系统运行稳定。系统的脱盐率达96 %以上,淡化水水质达到国家生活饮用水标准。反渗透系统苦咸水淡化装置具有较强的适应性,可根据原水的水质情况,调整运行参数来实现对不同含盐量的苦咸水连续进行处理。该装置高度集成化,可望成为定型的成套设备。
【缺点】
需要高压设备，原水利用率只有75-80%。膜要定期清洗。