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长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。——李白

电渗析技术的简介

一、电渗析技术简介及其发展背景

电渗析(eletrodialysis,简称ED)技术是膜分离技术的一种,它将阴、

阳离子交换膜交替排列于正负电极之间,并用特制的隔板将其隔开,组

成除盐(淡化)和浓缩两个系统,在直流电场作用下,以电位差为动力,利

用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,从而实现溶

液的浓缩、淡化、精制和提纯。

电渗析技术的研究始于德国,1903年,Morse和Pierce把2根电极

分别置于透析袋内部和外部溶液中,发现带电杂质能迅速地从凝胶中

除去;1924年,Pauli采用化工设计的原理,改进了Morse的实验装置,力

图减轻极化,增加传质速率。但直到1950年Juda首次试制成功了具有

高选择性的离子交换膜后,电渗析技术才进入了实用阶段,其中经历了

三大革新:

(1)具有选择性离子交换膜的应用;

(2)设计出多隔室电渗析组件;

(3)采用频繁倒极操作模式。

现在离子交换膜各方面的性能及电渗析装置结构等不断革新和

改进,电渗析技术进入了一个新的发展阶段,其应用前景也更加广阔。

电渗析器由隔板、离子交换膜、电极、夹紧装置等主要部件组成。

离子交换膜对不同电荷的离子具有选择透过性。阳膜只允许通过阳离

子,阻止阴离子通过,阴膜只允许通过阴离子,阻止阳离子通过。在外加

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直流电场的作用下,水中离子作定向迁移。由于电渗析器是由多层隔

室组成,故淡室中阴阳离子迁移到相邻的浓室中去,从而使含盐水淡

化。在食品及医药工业,电渗析可用于从有机溶液中去除电解质离子,

在乳清脱盐、糖类脱盐和氨基酸精制中应用得都比较成功。

电渗析作为一种新兴的膜法分离技术,在天然水淡化,海水浓缩制

盐,废水处理等方面起着重要的作用,已成为一种较为成熟的水处理方

法。

二、几种电渗析技术

1倒极电渗析(EDR)

倒极电渗析就是根据ED原理,每隔一定时间(一般为15～20

min),正负电极极性相互倒换,能自动清洗离子交换膜和电极表面形

成的污垢,以确保离子交换膜工作效率的长期稳定及淡水的水质水

量。在20世纪80年代后期,倒极电渗析器的使用,大大提高了电渗

析操作电流和水回收率,延长了运行周期。EDR在废水处理方面尤

其有独到之处,其浓水循环、水回收率最高可达95%。

2液膜电渗析(EDLM)

液膜电渗析是用具有相同功能的液态膜代替固态离子交换膜,其

实验模型就是用半透玻璃纸将液膜溶液包制成薄层状的隔板,然后

装入电渗析器中运行。利用萃取剂作液膜电渗析的液态膜,可能为

浓缩和提取贵金属、重金属、稀有金属等找到高效的分离方法,因为

寻找对某种形式离子具有特殊选择性的膜与提高电渗析的提取效率

有关。提高电渗析的分离效率,直接与液膜结合起来是很有发展前

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途的。例如,固体离子交换膜对铂族金属(锇、钌等)的盐溶液进行电

渗析时,会在膜上形成金属二氧化物沉淀,这将引起膜的过早损耗,并

破坏整个工艺过程,应用液膜则无此弊端。

3填充床电渗析(EDI)

填充床电渗析(EDI)是将电渗析与离子交换法结合起来的一种