离子交换膜的渗析作用原理

6. 海水淡化方法中的:电渗析法及离子交换法的流程

电渗析法：水中的离子在直流电场的作用下，可通过半透膜。最初的惰性半透膜电渗析法，主要用于溶胶的提纯，电流效率很低。到了20世纪50年代初，由于选择性离子交换膜向世，才能够用电渗析法淡化海水或苦咸水。脱盐用的选择性离子交换膜有两种：①阳膜，只允许阳离子透过的阳离子交换膜；②阴膜，只允许阴离子透过的阴离子交换膜。使阴膜和阳膜交替排列，中间衬以隔板（其中有水流通道），夹紧之后，在两端加上电极,就成电渗析脱盐装置。 电渗析法原理图 点击此处查看全部新闻图片 当海水流经电渗器时，在直流电场的作用下，阴离子透过阴膜向阳极方向迁移，途中被阳膜挡住去路，被水流冲洗而出；阳离子透过阳膜向阴极方向迁移，途中被阴膜挡住，也被水流冲出。透过阳膜或阴膜的水为淡水。结果，从大约一半的夹层流出的水为淡水，从另一半流出的则为浓缩的海水。 电渗析脱盐所用的半透膜，除要求电阻低、透过的选择性高、交换容量大和水的电渗小之外，还要求有一定的机械强度、尺寸不变和化学稳定性高等。 在电渗析脱盐过程中，反离子（电荷与膜内交换基团相反的离子）在膜内的迁移速度比在溶液里大，致使淡化夹层的内膜半身，溶液界面上的离子浓度低于主体溶液浓度而形成浓度差。当电流升至某值时，扩散迁移的离子不足以补充界面上离子的缺额，而使界面浓度趋近于零，这时的电流称为极限电流。如再增加电流，就会迫使界面上的水分子解离,由解离出的H和OH来承担超过极限值那部分电流的输送。这种现象称为极化现象。这不仅使电流白白消耗在无助于脱盐的 H和OH的迁移上，而且会引起溶液的pH值发生变化，使钙盐镁盐之类的离子浓度的乘积超过溶度积，而在浓缩海水夹层的阴膜和阳膜的表面沉淀，阻塞水流通道，甚至被迫停机拆洗。防止极化沉淀的根本措施，是设法增加夹层溶液的搅拌作用和布水的均匀性，并把操作电流控制在极限电流之下。此外，定期倒换电极的极性，在浓缩海水夹层中加酸和进行不拆装的化学清洗等，均能延长运转周期。

7. 渗析使用的半透膜是一种离子交换膜吗

电渗析使用的半渗透膜其实是一种离子交换膜。这种离子交换膜按离子的电荷性质可分为阳离子交换膜(阳膜)和阴离子交换膜(阴膜)两种。在电解质水溶液中，阳膜允许阳离子透过而排斥阻挡阴离子，阴膜允许阴离子透过而排斥阻挡阳离子，这就是离子交换膜的选择透过性。在电渗析过程中，离子交换膜不像离子交换树脂那样与水溶液中的某种离子发生交换，而只是对不同电性的离子起到选择性透过作用，即离子交换膜不需再生。电渗析工艺的电极和膜组成的隔室称为极室，其中发生的电化学反应与普通的电极反应相同。阳极室内发生氧化反应，阳极水呈酸性，阳极本身容易被腐蚀。阴极室内发生还原反应，阴极水呈碱性，阴极上容易结垢.

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。

8. 海水淡化的方法有多种，如蒸馏法、电渗析法等．电渗析法是一种利用离子交换膜进行离子交换的方法，其原理

A、阴离子交来换膜只允许阴离源子自由通过，阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，隔膜B和阴极相连，阴极是阳离子放电，所以隔膜B是阳离子交换膜，故A错误；
B、电解过程中阳离子移向阴极，故B错误；
C、a电极和电源正极相连是电解池的阳极，溶液中氯离子先放电，电极反应为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故C错误；
D、b电极氢离子放电生成氢气，电极附近氢氧根离子浓度增大，结合镁离子生成白色沉淀，故D正确；
故选D．

9. 采用电渗析过程脱除溶液中的离子应满足哪些基本条件

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。

原理/电渗析 编辑
电渗析使用的半渗透膜其实是一种离子交换膜。这种离子交换膜按离子的电荷性质可分为阳离子交换膜(阳膜)和阴离子交换膜(阴膜)两种。在电解质水溶液中，阳膜允许阳离子透过而排斥阻挡阴离子，阴膜允许阴离子透过而排斥阻挡阳离子，这就是离子交换膜的选择透过性。在电渗析过程中，离子交换膜不像离子交换树脂那样与水溶液中的某种离子发生交换，而只是对不同电性的离子起到选择性透过作用，即离子交换膜不需再生。电渗析工艺的电极和膜组成的隔室称为极室，其中发生的电化学反应与普通的电极反应相同。阳极室内发生氧化反应，阳极水呈酸性，阳极本身容易被腐蚀。阴极室内发生还原反应，阴极水呈碱性，阴极上容易结垢。
实际应用/电渗析
电渗析是膜分离过程中较为成熟的一项技术，已广泛地应用于苦咸水脱盐，是世界上某些地区生产淡水的主要方法。由于新开发的荷电膜具有更高的选择性、更低的膜电阻、更好的热稳定性相化学稳定性以及更高的机械强度、使电渗析过程不仅限于应用在脱盐方面，而且在食品、医药及化学工业中，电渗析过程还有许多其他的工业应用，如工业废水的处理，主要包括从酸液清洗金属表面所形成的废液中回收酸和金属；从电镀废水中回收重金属离子；从合成纤维废水中回收硫酸盐；从纸浆废液中回收亚硫酸盐等。用于食品工业中，如牛奶脱盐制婴儿奶粉；用于化学工业分离离子性物质与非离子性物质；在临床治疗中电渗析可作为人工肾使用等
。
自动控制频繁倒极电渗析（EDR），运行管理更加方便。原水利用率可达80%，一般原水回收率 在45-70%之间。电渗析主要用于水的初级脱盐，脱盐率在45-90%之间。它广泛被用于海水与苦咸水淡化；制备纯水时的初级脱盐以及锅炉、动力设备给水的脱盐软化等。
实质上，电渗析可以说是一种除盐技术，因为各种不同的水（包括天然水、自来水、工业废水）中都有一定量的盐分，而组成这些盐的阴、阳离子在直流电场的作用下会分别向相反方向的电极移动。如果在一个电渗析器中插入阴、阳离子交换膜各一个，由于离子交换膜具有选择透过性，即阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，阴离子交换膜只允许阴离子以通过，这样在两个膜的中间隔室中，盐的浓度就会因为离子的定向迁移而降低，而靠近电极的两个隔室则分别为阴、阳离子的浓缩室，最后在中间的淡化室内达到脱盐的目的。
实际应用中，一台电渗析器并非由一对阴、阳离子交换膜所组成（因为这样做效率很低），而是采用一百对，甚至几百对交换膜，因而大大提高效率。