电渗析法处理废水

• 电渗析法的优点是什么？
  电渗析法与反渗透、超滤技术统称为膜分离过程。电渗析法具有操作简便、运行可靠、效率高、成本低、占地面积小的优点，适于大、小规模的工业水处理。
• 电渗析法的基本原理是什么？
  电渗析装置是由许多只让阳离子通过的阳离子交换膜和只让阴离子通过的阴离子交换膜交替平行排列在正负电极板之间组成的。最初在交换膜隔开的所有隔室内，阳离子与阴离子的浓度都是均匀一致的，且正、负电荷成电平衡状态。当加上电压后，在直流电场的作用下，淡室中的全部阳离子趋向阴极，在通过阳膜之后，被浓室的阴膜所阻挡，留在浓室中，而淡室中的全部阴离子趋向阳极，在通过阴膜之后被浓室的阳膜所阻挡，也被留在浓室中。于是淡室中的电解质浓度逐渐下降，而浓室的电解质浓度逐渐上升。
  离子交换膜是由高分子材料制成、具有离子交换基团的薄膜，其具有选择透过性主要是由于膜上孔隙度和膜上离子基团的作用。
  
• 什么是膜上的孔隙度？
  在膜的高分子链之间有足够大的孔隙，以容纳离子的进入和通过。这些孔隙从正面看是直径几纳米到几十纳米的微孔，从膜侧面看，是一根根曲曲弯弯的通道。由于通道是迂回曲折的，所以其长度要比膜的厚度大得多。这就是离子要通过的膜的大门和通道。溶液中的离子就是在这一些迂回曲折的通道中作电迁移运动，由膜的一侧进入另一侧。
• 什么是膜上离子基团的作用？
  在膜的高分子链上连接有一些可以发生解离作用的活性基团。凡是与高分子链连接的是酸性活性基团的膜称为阳离子交换膜(简称阳膜)；凡是在高分子链上连接的是碱性活性基团的膜称为阴离子交换膜(简称阴膜)。在水溶液中，膜上的活性基团会发生解离作用，解离产生的解离离子或称反离子就进入溶液，于是在膜上就留下了带有一定电荷的固定基团。这些存在于膜微细孔隙中的带一定电荷的固定基团，就相当于在一条狭长的通道中所设立的一个个“关卡”或“警卫”，用来鉴别和选择通过的离子。如在阳膜上留下来的是带负电荷的基团，构成了强烈的负电场，在外加直流电场的作用下，根据异性相吸的原理，溶液中带正电荷的阳离子就可被它吸引，并传递通过微孔进入另一侧，而带负电荷的阴离子则受到排斥。相反阴膜微孔中留下的是带正电荷的基团，构成了强烈的正电场，也是在外加直流电场的作用下，溶液中带负电荷的阴离子可以被它吸引，传递透过，而阳离子则受到排斥。这就是离子交换膜具有选择透过性的主要原因。可以说，离子交换膜发生的作用是离子选择透过的作用。
  
• 什么是离子交换膜？
  离子交换膜又称离子选择性透过膜或半透膜，它是电渗析装置的关键部件。所以膜科学与技术的发展对电渗析技术的发展具有决定性意义。
  
• 对膜的要求是什么？
  (1)离子选择透过性要大。
  (2)离子的反扩散速度要小。
  (3)具有低的渗水性。
  (4)具有较低的膜电阻。
  (5)膜要具有一定的强度和韧性。
  (6)膜的结构要均匀，能耐一定的温度，并具有良好的化学稳定性。
  
• 离子交换膜如何分类？
  离子交换膜除分为阳离子交换膜和阴离子交换膜以外，根据膜中活性基团分布的均一程度，大体上分为异相膜、均相膜及半均相膜等。均相膜与异相膜的性能对比见表4-7。

  表4-7 均相膜与异相膜的性能对比

  序号	均相膜	异相膜	序号	均相膜	异相膜
  1	各部分性能均匀，全部由树脂组成	有树脂和胶黏剂组成，各部分性质不同	5	耐温性好(50℃-60℃)	耐温性差(不大于40℃)
  2	孔隙度小	孔隙度大（一渗透）	6	机械强度比较小	机械强度较大
  3	厚度小	厚度大	7	制作较复杂	制作较简单
  4	膜电阻小	膜电阻大	8	制作成本低	制作成本高

  阳膜的活性基闭主要是磺酸、膦酸和羟酸基团。阴膜的活性基团为季按、叔胺、仲胺等。离子交换膜制膜的材料最常用的有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等的苯乙烯接枝高聚物。
  
• 什么是电渗析器？
  电渗析器主要由浓淡水室隔板、离子交换膜；极水隔板、电极以及锁紧装置组成，以浓、淡水室隔板和阴、阳离子交换膜交替排
  列，构成浓室和淡室(称为膜堆)，它是电渗析的主体。在膜堆两端分别设阳极、阳极室和阴极、阴极室，称为极区。将膜堆和极区按要求顺序排列并紧密连接。
  一般每个淡化器称为一级(或每对电极之间的膜堆称为一级)，每一级中凡用倒向隔板分开的膜堆称为一段。电渗析装置往往采用不同数量的级和段连接。使总流程加长，取得较高的脱盐率。
  电渗析器结构如图4-16所示，电渗析器的内部结构如图4-17所示。
  
  (1)隔板。主要作用是支撑膜，使两张膜之间保持一定间隔，同时也起着均匀布水的作用。
  (2)离子交换膜。使用前要经过充分浸泡，然后剪裁并打孔。当电渗析器停止运行时，需要充满溶液，以防离子交换膜变质、变形。
  (3)极水板框。阴、阳极水板框分别位于阴、阳极的内侧，从而构成阴极室和阳极室。
  (4)电极。电渗析过程中在电极上将产生化学反应，特别是在阳极上将产生氯气和氧气，所以必须选择耐腐蚀的电极材料。常用的阳极有石墨、磁性氧化铁；镀铂的钛、不锈钢阳极等；阴极有铁、石墨、不锈钢阴极等。
  电渗析器的主要辅助设备是整流器。
• 电渗析法的应用效果扣何?
  例如，处理下列含氰废水：氰化亚铜废水 日排量36m3，母液含CN-为400mg/L-500mg/L，洗涤水含CN-为10mg/L-15mg/L。
  氰化锌废水 日排量36m3；母液含CN-为100mg/L-2000mg/L，洗涤水含CN-为16mg/L-20mg/L。
  使用电渗析器为四级八段，规格400mm*800mm，68对膜。
  处理效果：对不同浓度的含氰废水，一次脱氰率可稳定在97%左右，处理较低浓度的废水容易达到排放标准(含CN-小于0.5mg/L)。经220h的中间试验连续运转，膜的选择性高。梅次处理氰化亚铜废水30m3，耗电74kW·h，可得到24m3的循环使用水和6m3的含氰浓缩液。经化学处理后，可回收氰化亚铜60kg。
• 巩义市泰和水处理材料有限公司专业生产聚合氯化铝、聚合氯化铁、碱式氯化铝、硫酸铝、硫酸亚铁、聚合氯化铝铁、三氯化铁、硫酸铁、各种无机盐类絮凝剂、无机铁盐、铝盐、助凝剂聚丙烯酰胺等净水药剂的专业厂家。