电渗析：化学分离过程优化

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：使原来的电解质分解为其它物质的过程称为电解过程，电渗析电极反应过程就是电解过程，这是电渗析工作必不可少的条件，以此引起离子透过膜的迁移。渗析方向与浓度梯度一致，因此也降低电渗析过程的效率，同时也伴有水的流失。极化现象在电渗析过程中是一个非常重要的问题。沁般要求电渗析装置不宜在极化状态下运行。

在电渗析过程中除了阴、阳离子在直流电的作用下发生电迁移和电极反应外，同时将有许多其他过程伴随发生（如图6-16），这是由电解质溶液的性质、膜的性能与运转条件所引起的，主要有：

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图6-16　电渗析运行时发生的各种过程（以NaCl溶液为例）

（1）电解过程。电解质溶液在电场作用下，其阴离子向阳极方向迁移，在阳极界面上发生氧化反应；阳离子向阴极方向迁移，在阴极界面上发生还原反应。使原来的电解质分解为其它物质的过程称为电解过程，电渗析电极反应过程就是电解过程，这是电渗析工作必不可少的条件，以此引起离子透过膜的迁移。

（2）反离子迁移。反离子指与膜的固定活性基所带电荷相反的离子，也称平衡离子。在直流电场的作用下，反离子透过膜的迁移是电渗析惟一需要的基本过程。一般简单定义的电渗析过程就是指反离子迁移过程。在这一过程中，离子迁移的方向与浓度梯度的方向相反，所以才能产生脱盐或浓缩效果。

（3）同名离子迁移。同名离子是指与膜的固定活性基团所带电荷相同的离子。由于许多原因离子交换膜不能100%地阻拦同名离子，使得部分阳离子透过阴膜，部分阴离子透过阳膜。同名离子迁移的方向与浓度梯度方向相同，降低可电渗析过程的效率。

（4）电渗失水。反离子和同名离子的迁移实际上是水合离子的迁移。在反离子和同名离子迁移的同时，将携带一定数量水分迁移。这部分失水就是所谓的电渗失水。

（5）渗析。又称浓差扩散，是指电解质离子透过膜的现象。膜两侧的浓度差是渗析的推动力。渗析方向与浓度梯度一致，因此也降低电渗析过程的效率，同时也伴有水的流失。

（6）渗透。是指在渗透压的作用下水透过膜的现象。

（7）渗漏。当膜的两侧存在压力差时，溶液由压力大的一侧向压力小的一侧渗透的现象。它是一个物理过程，一般来说应该可以避免。

（8）极化。极化现象在电渗析过程中是一个非常重要的问题。简言之，极化是指在一定电压下迫使膜液界面上的水离解为H+与OH-的现象。将中性水离解为H+与OH-以后，会透过膜迁移，引起浓、淡水液流的中性紊乱，带来若干难以处理的问题。沁般要求电渗析装置不宜在极化状态下运行。

上述过程可以分为主要过程、次要过程和非正常过程。电渗析运行时，同时发生着多种复杂过程，除了反离子迁移是电渗析的主要过程外，其它过程均会影响电渗析的除盐或浓缩效率，增加电耗。因此，在生产中必须选择理想的离子交换膜和最佳的操作条件，以消除或改善这些不良因素的影响。

电渗析：化学分离过程优化

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