在用電滲析進(jìn)行除鹽處理時(shí),先將電滲析器兩端的電極接上直流電,水溶液就發(fā)生導電現象,水中的鹽類(lèi)離子在電場(chǎng)的作用下,各自向一定方向移動(dòng)。陽(yáng)離子向負極,陰離子向正極運動(dòng)。在電滲析器內設置多組交替排列的陰、陽(yáng)離子交換膜,此膜在電場(chǎng)作用下顯示電性,陽(yáng)膜顯示負電場(chǎng),排斥水中陰離子而吸附陽(yáng)離子,在外電場(chǎng)的作用下,陽(yáng)離子穿過(guò)陽(yáng)膜向負極方向運動(dòng);陰膜顯示正電性,排斥水中的陽(yáng)離子,而吸附了陰離子,在外電場(chǎng)的作用下,陰離子穿過(guò)陰膜而向正極方向運動(dòng)。這樣,就形成了去除水中離子的淡水室和離子濃縮的濃水室,將濃水排放,淡水即為除鹽水。這一過(guò)程為電滲析除鹽原理。
一、電滲析的除鹽處理過(guò)程如何?
電滲析除鹽處理發(fā)生七個(gè)物理化學(xué)過(guò)程。
(1)反離子遷移過(guò)程 陽(yáng)膜上的固定基團帶負電荷,陰膜上的固定基團帶正電荷。與固定基團所帶電荷相反的離子穿過(guò)膜的現象稱(chēng)為反離子遷移。如在電滲析器中,淡室中的陽(yáng)離子穿過(guò)陽(yáng)膜,陰離子穿過(guò)陰膜進(jìn)入濃室就是反離子遷移過(guò)程,這也是電滲析的除鹽過(guò)程。
(2)同性離子遷移過(guò)程 與膜上固定基團帶相同電荷的離子,穿過(guò)膜的現象稱(chēng)為同性離子遷移。由于交換膜的選擇透過(guò)性不可能過(guò)到100%。因此,也存在著(zhù)濃室中的陰離子會(huì )少量穿過(guò)陽(yáng)膜,或陽(yáng)離子穿過(guò)陰膜而進(jìn)入淡室,數量雖少,但降低了除鹽效率。
(3)電解質(zhì)的濃差擴散過(guò)程 這是由于濃水室與淡水室的濃度差而引起的。其結果是由濃室的離子向淡室擴散。從而使淡室的含鹽量增加,降低了除鹽效率。
(4)壓差滲透過(guò)程 由于濃、淡室的壓力不同,由壓力高的向壓力低側進(jìn)行離子滲透,因此,如果濃室的壓力過(guò)高,也會(huì )降低除鹽效率。
(5)水的滲透過(guò)程 由于淡室中水的壓力比濃室要大,因此,會(huì )向濃室滲水,使產(chǎn)水量降低。
(6)水的電滲透過(guò)程 由于水中離子是以水合離子的形式存在,因此伴隨著(zhù)離子的遷移,故有水的電滲透發(fā)生,使淡水產(chǎn)量降低。
(7)在運行時(shí),由于操作不良而造成極化現象,使淡水室水量的水電離,在直流電場(chǎng)的作用下,水電離產(chǎn)生的H+穿過(guò)陽(yáng)膜,OH-穿過(guò)陰膜進(jìn)入濃水室,在那里與Ca2+、Mg2+生成沉淀,也稱(chēng)為極化沉淀。故此,不僅電耗增加,而且還會(huì )造成沉淀等后果。
二、如何確定電滲析的運行參數?
對滲析器要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調試才能制定出最佳運行參數,這對于實(shí)現穩定和長(cháng)周期運行關(guān)系很大。需要確定的參數主要有:
(1)流速和壓力 電滲析器有一定的額定流量,不能過(guò)大或過(guò)小。過(guò)大,使進(jìn)水壓力過(guò)高,會(huì )發(fā)生裝置的泄漏和變形。過(guò)小,懸浮物會(huì )粘附于電滲析器中,造成水流壓力上升,
除鹽率下降,造成水流死角和局部極化結垢。因此水流過(guò)管道時(shí)的線(xiàn)速度控制在50-200mm/s。
(2)電流和電壓 電滲析器以電位差為動(dòng)力進(jìn)行除鹽,要控制一定的直流電壓同,以得一定的工作電流。工作電流低,有利于防止極化。一般控制工作電流為極限電流的90%。如果選定的工作電流發(fā)生變化,要查清原因,不可貿然采用提高電壓的辦法來(lái)處理。
(3)倒極和酸洗 倒極就是將運行的電滲析器陰、陽(yáng)極互換一下。根據調試和運行情況來(lái)確定倒極和酸洗的時(shí)間間隔。但在水質(zhì)和溫度變化時(shí),可根據具體情況來(lái)更改間隔周期。
(4)水的回收率 運行實(shí)踐表明,為得到1t淡水,約需2.2-2.5t原水(包括極水),水的回收率控制在40%-45%左右。國外現在采用的倒極電滲析器,水的回收率大約在50%-95%范圍內。