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電滲析水處理脫鹽技術的應用

2012-05-28

  電滲析水處理脫鹽技術的應用

  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于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,而使界面濃度趨近于零,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。

  電滲析水處理脫鹽技術的應用

  反滲透技術是世界上世紀六十年代后期開始應用的一項新技術。反滲透(RO)亦稱逆滲透,主要由高壓泵和反滲透膜兩部分組成。在足夠高壓力的情況下,除水分子外、水中其他礦物質、有機及各種離子幾乎都被拒之于膜外,并被高壓水流沖出。滲透另一面的水即是安全、衛生、純凈的水。其原理相當于人體內的半透膜,使有用的物質透過膜得以利用,而無用物質則予以排出。因為它和自然滲透的方向相反。故稱為反滲透。它已成為現代純水、高純水制備、海水淡化、苦咸水淡化及其他行業分離工程中重要的技術設備。電滲析技術從五十年代確立以來,在工程技術應用過程中迅速崛起,在海水淡化苦咸水脫鹽、海水濃縮制鹽、廢水處理以及食品、醫藥、電子、電力等行業中所起的作用與日俱增。它以許多出色的應用實例,證實了其在技術上的先進性以及其他分離方法所不能替代的若干優異的特點,F在正在開發和將著手開發的若干神功妙用,更是絢麗多彩。我國是從1958年開始電滲析工程的研究開發工作,屬于世界上起步較早的國家之一。 它至少有如下四方面的用途:

  1、 從電解質溶液中分離出部分離子,使電解質溶液濃度降低。如海水淡化、苦咸水淡化、制取工業用純水或飲用純凈水、放射性廢水處理等。

  2、 把溶液中部分電解質、離子轉移到另一溶液中去,并使其濃度增高。如海水濃縮制、化工產品的精制、工業殘液中有用成分的回收等。

  3、 從有機溶液中去除電解質離子。目前主要用于食品和醫藥工業。在乳清脫鹽、糖類脫鹽和氨基酸精制中應用十分成功。

  4、 電解質溶液中,同電性但具有不同電荷的離子的分離和同性電荷離子的分離,只允許一價離子透過的離子交換膜濃縮海水制鹽,是前者工業化應用的實例。

  它有如下五方面的特點:

  1、 耗能低,經濟效益顯著。實踐證明將2000-5000mg/L的苦咸水脫鹽至5000mg/L的飲用水是最經濟的。

  2、系統應用靈活,操作維修方便根據不同的條件要求,可以靈活地采用不同形式的系統設計,并聯可增產水量,串聯可提高脫鹽率,循環或部分循環可縮短工藝流程。在運行過程中,控制電壓、電流、濃度、流量、壓力與溫度幾個主要參數,可保證穩定運行。

  3、 不污染環境。

  4、 使用壽命長。膜一般可用3-5年,電極可用7-8年,隔板可用15年左右。

  5、 原水率高。海水、高濃度苦咸水回收率可達到60%以上。一般苦咸水回收率可達65%-80%。

  中空纖維超濾膜分離技術是一種廣泛應用于溶液和氣體物質分離、濃縮和提純的分離技術。它利用具有選擇透過能力的薄膜做分離介質,膜壁密布微孔,原液在一定壓力下通過膜的一側,溶劑及小分子溶質透過膜壁為濾出液,而較大分子的溶質被膜截留,從而達到物質分離及濃縮的目的。

  膜分離過程為動態過濾過程,大分子溶質被膜壁阻隔,隨濃縮液流出膜組件,膜不易被堵塞,可連續長期使用。過濾過程可在常溫、低壓下運行,無相態變化,高效節能。

  中空纖維膜是分離膜的一種重要形式。在單位體積膜組件中,中空纖維膜的有效膜面積最大,過濾分離效率高,容易清洗,結構簡單,操作方便,在生產過程中不產生二次污染。該結構是中空纖維膜結構,由纖維擠壓形成。這種纖維具有非對稱結構且細如發絲。數百萬支纖維形成一束,將等長的多孔塑料管插入束中作給水分布器。纖維束兩端用環氧樹脂封裝,一頭密閉,一頭開口形成產水流道。中空纖維膜采用進口聚砜材質膜元件,外壓式結構,化學穩定性優越,耐氧化劑能力強,親水性好,污堵后容易清洗恢復。原水經前級過濾后進入中空纖維膜元件,產水由中空纖維膜中心出水孔流出,濃水流出,同時帶走膜表面的污染物。

  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于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,而使界面濃度趨近于零,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于脫鹽的 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淀,阻塞水流通道,甚至被迫停機拆洗。防止極化沉淀的根本措施,是設法增加夾層溶液的攪拌作用和布水的均勻性,并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。

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