純水制備原理

一、反滲透原理當(dāng)把相同體積的稀溶液和濃液分別置于一容器的兩側(cè)，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜，向濃溶液側(cè)流動(dòng)，濃溶液側(cè)的液面會(huì)比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個(gè)壓力差，達(dá)到滲透平衡狀態(tài)，此種壓力差即為滲透壓。若在濃溶液側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí)，濃溶液中的溶劑會(huì)向稀溶液流動(dòng)，此種溶劑的流動(dòng)方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為反滲透。過程：水分自然滲透過程的反向過程物質(zhì)：反滲透膜起源于最早使用于美國太空人將尿液回收為純水使用。醫(yī)學(xué)界還以反滲透法的技術(shù)用來洗腎(血液透析)。反滲透膜可以將重金屬、農(nóng)藥、細(xì)菌、病毒、雜質(zhì)等徹底分離。整個(gè)工作原理均采用物理法，不添加任何殺菌劑和化學(xué)物質(zhì)，所以不會(huì)發(fā)生化學(xué)變相。并且反滲透膜并不分離溶解氧，所以通過此法生產(chǎn)得出的純水是活水，喝起來清甜可口。反滲透，英文為ReverseOsmosis，它所描繪的是一個(gè)自然界中水分自然滲透過程的反向過程。早在1950年美國科學(xué)家DR.S.Sourirajan有一回?zé)o意中發(fā)現(xiàn)海鷗在海上飛行時(shí)從海面啜起一大口海水，隔了幾秒后吐出一小口的海水。他由此而產(chǎn)生疑問:陸地上由肺呼吸的動(dòng)物是絕對(duì)無法飲用高鹽份的海水，那為什么海鷗就可以飲用海水呢?這位科學(xué)家把海鷗帶回了實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)過解剖發(fā)現(xiàn)在海鷗嗉囊位置有一層薄膜，該薄膜構(gòu)造非常精密。海鷗正是利用了這薄膜把海水過濾為可飲用的淡水，而含有雜質(zhì)及高濃縮鹽份的海水則吐出嘴外。這就是以后逆滲透法(ReverseOsmosis簡稱R.O)的基本理論架構(gòu)。工作原理對(duì)透過的物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱為半透膜，一般將只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的薄膜稱之為理想半透膜。當(dāng)把相同體積的稀溶液(例如淡水)和濃溶液(例如鹽水)分別置于半透膜的兩側(cè)時(shí)，稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發(fā)地向濃溶液一側(cè)流動(dòng)，這一現(xiàn)象稱為滲透。當(dāng)滲透達(dá)到平衡時(shí)，濃溶液側(cè)的液面會(huì)比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一個(gè)壓差，此壓差即為滲透壓。滲透壓的大小取決于溶液的固有性質(zhì)，即與濃溶液的種類、濃度和溫度有關(guān)而與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。若在濃溶液一側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí)，溶劑的流動(dòng)方向?qū)⑴c原來的滲透方向相反，開始從濃溶液向稀溶液一側(cè)流動(dòng)，這一過程稱為反滲透。反滲透是滲透的一種反向遷移運(yùn)動(dòng)，是一種在壓力驅(qū)動(dòng)下，借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開的分離方法，它已廣泛應(yīng)用于各種液體的提純與濃縮，其中最普遍的應(yīng)用實(shí)例便是在水處理工藝中，用反滲透技術(shù)將原水中的無機(jī)離子、細(xì)菌、病毒、有機(jī)物及膠體等雜質(zhì)去除，以獲得高質(zhì)量的純凈水。技術(shù)基礎(chǔ)滲透膜早已存在于自然界中，但直到1748年，Nollet發(fā)現(xiàn)水能自然的擴(kuò)散到裝有酒精溶液的豬膀胱內(nèi)，人類才發(fā)現(xiàn)了滲透現(xiàn)象。自然的滲透過程中，溶劑通過滲透膜從低濃度向高濃度部分?jǐn)U散;而反滲透是指在外界壓力作用下，濃溶液中的溶劑透過膜向稀溶液中擴(kuò)散，具有這種功能的半透膜稱為反滲透膜，也稱RO(ReverseOsmoses)膜。世界上從反滲透過程的傳質(zhì)機(jī)理及模型來說，主要有三種學(xué)說:1、溶解-擴(kuò)散模型Lonsdale等人提出解釋反滲透現(xiàn)象的溶解-擴(kuò)散模型。他將反滲透的活性表面皮層看作為致密無孔的膜，并假設(shè)溶質(zhì)和溶劑都能溶于均質(zhì)的非多孔膜表面層內(nèi)，各自在濃度或壓力造成的化學(xué)勢(shì)推動(dòng)下擴(kuò)散通過膜。溶解度的差異及溶質(zhì)和溶劑在膜相中擴(kuò)散性的差異影響著他們通過膜的能量大小。其具體過程分為:第一步，溶質(zhì)和溶劑在膜的料液側(cè)表面外吸附和溶解;第二步，溶質(zhì)和溶劑之間沒有相互作用，他們?cè)诟髯曰瘜W(xué)位差的推動(dòng)下以分子擴(kuò)散方式通過反滲透膜的活性層;第三步，溶質(zhì)和溶劑在膜的透過液側(cè)表面解吸。在以上溶質(zhì)和溶劑透過膜的過程中，一般假設(shè)第一步、第三步進(jìn)行的很快，此時(shí)透過速率取決于第二步，即溶質(zhì)和溶劑在化學(xué)位差的推動(dòng)下以分子擴(kuò)散方式通過膜。由于膜的選擇性，使氣體混合物或液體混合物得以分離。而物質(zhì)的滲透能力，不僅取決于擴(kuò)散系數(shù)，并且決定于其在膜中的溶解度。溶劑和溶質(zhì)在膜中的擴(kuò)散服從Fick定律，這種模型認(rèn)為溶劑和溶質(zhì)都可能溶于膜表面，因此物質(zhì)的滲透能力不僅取決于擴(kuò)散系數(shù)，而且取決于其在膜中的溶解度，溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)比水分子的擴(kuò)散系數(shù)要小得多，因而透過膜的水分子數(shù)量就比通過擴(kuò)散而透過去的溶質(zhì)數(shù)量更多。2、優(yōu)先吸附-毛細(xì)孔流理論當(dāng)液體中溶有不同種類物質(zhì)時(shí)，其表面張力將發(fā)生不同的變化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有機(jī)物質(zhì)，可使其表面張力減小，但溶入某些無機(jī)鹽類，反而使其表面張力稍有增加，這是因?yàn)槿苜|(zhì)的分散是不均勻的，即溶質(zhì)在溶液表面層中的濃度和溶液內(nèi)部濃度不同，這就是溶液的表面吸附現(xiàn)象。當(dāng)水溶液與高分子多孔膜接觸時(shí)，若膜的化學(xué)性質(zhì)使膜對(duì)溶質(zhì)負(fù)吸附，對(duì)水是優(yōu)先的正吸附，則在膜與溶液界面上將形成一層被膜吸附的一定厚度的純水層。它在外壓作用下，將通過膜表面的毛細(xì)孔，從而可獲取純水。3、氫鍵理論在醋酸纖維素中，由于氫鍵和范德華力的作用，膜中存在晶相區(qū)域和非晶相區(qū)域兩部分。大分子之間存在牢固結(jié)合并平行排列的為晶相區(qū)域，而大分子之間完全無序的為非晶相區(qū)域，水和溶質(zhì)不能進(jìn)入晶相區(qū)域。在接近醋酸纖維素分子的地方，水與醋酸纖維素羰基上的氧原子會(huì)形成氫鍵并構(gòu)成所謂的結(jié)合水。當(dāng)醋酸纖維素吸附了第一層水分子后，會(huì)引起水分子熵值的極大下降，形成類似于冰的結(jié)構(gòu)。在非晶相區(qū)域較大的孔空間里，結(jié)合水的占有率很低，在孔的中央存在普通結(jié)構(gòu)的水，不能與醋酸纖維素膜形成氫鍵的離子或分子則進(jìn)入結(jié)合水，并以有序擴(kuò)散方式遷移，通過不斷的改變和醋酸纖維素形成氫鍵的位置來通過膜。在壓力作用下，溶液中的水分子和醋酸纖維素的活化點(diǎn)--羰基上的氧原子形成氫鍵，而原來水分子形成的氫鍵被斷開，水分子解離出來并隨之移到下一個(gè)活化點(diǎn)并形成新的氫鍵，于是通過一連串的氫鍵形成與斷開，使水分子離開膜表面的致密活性層而進(jìn)入膜的多孔層。由于多孔層含有大量的毛細(xì)管水，水分子能夠暢通流出膜外。主要指標(biāo)1、脫鹽率和透鹽率脫鹽率--通過反滲透膜從系統(tǒng)進(jìn)水中去除可溶性雜質(zhì)濃度的百分比。透鹽率--進(jìn)水中可溶性雜質(zhì)透過膜的百分比。脫鹽率=(1–產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量)×100%透鹽率=100%–脫鹽率膜元件的脫鹽率在其制造成形時(shí)就已確定，脫鹽率的高低取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度，脫鹽層越致密脫鹽率越高，同時(shí)產(chǎn)水量越低。反滲透對(duì)不同物質(zhì)的脫鹽率主要由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量決定，對(duì)高價(jià)離子及復(fù)雜單價(jià)離子的脫鹽率可以超過99%，對(duì)單價(jià)離子如:鈉離子、鉀離子、氯離子的脫鹽率稍低，但也超過了98%;對(duì)分子量大于100的有機(jī)物脫除率也可過到98%，但對(duì)分子量小于100的有機(jī)物脫除率較低。2、產(chǎn)水量(水通量)產(chǎn)水量(水通量)--指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)能，即單位時(shí)間內(nèi)透過膜水量，通常用噸/小時(shí)或加侖/天來表示。滲透流率--滲透流率也是表示反滲透膜元件產(chǎn)水量的重要指標(biāo)。指單位膜面積上透過液的流率，通常用加侖每平方英尺每天(GFD)表示。過高的滲透流率將導(dǎo)致垂直于膜表面的水流速加快，加劇膜污染。3、回收率回收率--指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過液的百分比。膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)確定，是基于預(yù)設(shè)的進(jìn)水水質(zhì)而定的?；厥章?(產(chǎn)水流量/進(jìn)水流量)×100%影響因素1、進(jìn)水壓力對(duì)反滲透膜的影響進(jìn)水壓力本身并不會(huì)影響鹽透過量，但是進(jìn)水壓力升高使得驅(qū)動(dòng)反滲透的凈壓力升高，使得產(chǎn)水量加大，同時(shí)鹽透過量幾乎不變，增加的產(chǎn)水量稀釋了透過膜的鹽分，降低了透鹽率，提高脫鹽率。當(dāng)進(jìn)水壓力超過一定值時(shí)，由于過高的回收率，加大了濃差極化，又會(huì)導(dǎo)致鹽透過量增加，抵消了增加的產(chǎn)水量，使得脫鹽率不再增加。2、進(jìn)水溫度對(duì)反滲透膜的影響反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)對(duì)進(jìn)水水溫的變化十分敏感，隨著水溫的增加水對(duì)通量也線性的增加，進(jìn)水水溫每升高1℃，產(chǎn)水量就提升2.5%-3.0%;(以25℃為標(biāo)準(zhǔn))。3、進(jìn)水PH值對(duì)反滲透膜的影響進(jìn)水PH值對(duì)產(chǎn)水量幾乎沒有影響，面對(duì)脫鹽率有較大影響。PH值在7.5-8.5之間，脫鹽率達(dá)到最高。4、進(jìn)水鹽濃度對(duì)反滲透膜的影響滲透壓是水中所含鹽分或有機(jī)物濃度的函數(shù)，進(jìn)水含鹽量越高，濃度差也越大，透鹽率上升，從而導(dǎo)致脫鹽率下降。應(yīng)用范圍單級(jí)反滲透適合電導(dǎo)率小于500μS/cm的水質(zhì)出水電導(dǎo)率1-10μS/cm工藝流程:通過原水箱收集原水，采用了增壓泵進(jìn)行水壓輔助，原水通過增壓水泵輸送到石英砂過濾器、活性碳過濾器和陽離子軟化器進(jìn)行初步的水處理，經(jīng)過預(yù)處理的水在經(jīng)過精密過濾器(又稱保安過濾器)后進(jìn)入反滲透主機(jī)，進(jìn)行反滲透處理，反滲透主機(jī)是主要的純凈水處理系統(tǒng)，處理完成的水通過水汽混合器進(jìn)行輸送，純凈水處理完成后，通過專業(yè)的灌裝設(shè)備進(jìn)行灌裝，稱為大桶純凈水或者小瓶純凈水。二級(jí)反滲透一級(jí)反滲透：就是原水→原水加壓泵→多介質(zhì)過濾器→活性炭過濾器→軟水器→精密過濾器→一級(jí)反滲透機(jī)→中間水箱→中間水泵→EDI系統(tǒng)→純化水箱→純水泵→紫外線殺菌器→微孔過濾器→用水點(diǎn)。。。雙級(jí)反滲透就是第一級(jí)反滲透的透過水經(jīng)調(diào)整PH值后，再由第二級(jí)高壓泵送進(jìn)第二級(jí)反滲透系統(tǒng)處理，從而獲得透過水的過程。

一級(jí)反滲透的系統(tǒng)脫鹽率≥99.5%。這樣就能使含鹽量在1000ppm以下的原水，不經(jīng)過離子交換直接處理到符合《GB17323-1998》瓶裝飲用純凈水標(biāo)準(zhǔn)中的理化指標(biāo)。說簡單了，一級(jí)就是經(jīng)過一次膜處理，出來的是純水。雙級(jí)就是經(jīng)過兩次膜處理，出來的是超純水反滲透膜方法/步驟1.用泵將干凈、無游離氯的反滲透產(chǎn)品水從清洗箱(或相應(yīng)水源)打入壓力容器中并排放幾分鐘。2.用干凈的產(chǎn)品水在清洗箱中配制清洗液。3.將清洗液在壓力容器中循環(huán)1小時(shí)或預(yù)先設(shè)定的時(shí)間。4.清洗完成以后，排凈清洗箱并進(jìn)行沖洗，然后向清洗箱中充滿干凈的產(chǎn)品水以備下一步?jīng)_洗。5.用泵將干凈、無游離氯的產(chǎn)品水從清洗箱(或相應(yīng)水源)打入壓力容器中并排放幾分鐘。6.在沖洗反滲透系統(tǒng)后，在產(chǎn)品水排放閥打開狀態(tài)下運(yùn)行反滲透系統(tǒng)，直到產(chǎn)品水清潔、無泡沫或無清洗劑(通常15~30分鐘)。二、電滲析法（EDR）電滲析，是一種以電位差為推動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過性，從溶液中脫除或富集電解質(zhì)的膜分離操作。對(duì)象：溶質(zhì)粒子利用材質(zhì)：半透膜的選擇透過性簡介電滲析過程是電化學(xué)過程和滲析擴(kuò)散過程的結(jié)合;在外加直流電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，利用離子交換膜的選擇透過性(即陽離子可以透過陽離子交換膜，陰離子可以透過陰離子交換膜)，陰、陽離子分別向陽極和陰極移動(dòng)。離子遷移過程中，若膜的固定電荷與離子的電荷相反，則離子可以通過;如果它們的電荷相同，則離子被排斥，從而實(shí)現(xiàn)溶液淡化、濃縮、精制或純化等目的。電滲析與近年引進(jìn)的另一種膜分離技術(shù)反滲透相比，它的價(jià)格便宜，但脫鹽率低。當(dāng)前國產(chǎn)離子交換膜質(zhì)量亦很穩(wěn)定，運(yùn)行管理也很方便。原理電滲析使用的半滲透膜其實(shí)是一種離子交換膜。這種離子交換膜按離子的電荷性質(zhì)可分為陽離子交換膜(陽膜)和陰離子交換膜(陰膜)兩種。在電解質(zhì)水溶液中，陽膜允許陽離子透過而排斥阻擋陰離子，陰膜允許陰離子透過而排斥阻擋陽離子，這就是離子交換膜的選擇透過性。在電滲析過程中，離子交換膜不像離子交換樹脂那樣與水溶液中的某種離子發(fā)生交換，而只是對(duì)不同電性的離子起到選擇性透過作用，即離子交換膜不需再生。電滲析工藝的電極和膜組成的隔室稱為極室，其中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)與普通的電極反應(yīng)相同。陽極室內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極水呈酸性，陽極本身容易被腐蝕。陰極室內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)，陰極水呈堿性，陰極上容易結(jié)垢。實(shí)際應(yīng)用電滲析是膜分離過程中較為成熟的一項(xiàng)技術(shù)，已廣泛地應(yīng)用于苦咸水脫鹽，是世界上某些地區(qū)生產(chǎn)淡水的主要方法。由于新開發(fā)的荷電膜具有更高的選擇性、更低的膜電阻、更好的熱穩(wěn)定性相化學(xué)穩(wěn)定性以及更高的機(jī)械強(qiáng)度、使電滲析過程不僅限于應(yīng)用在脫鹽方面，而且在食品、醫(yī)藥及化學(xué)工業(yè)中，電滲析過程還有許多其他的工業(yè)應(yīng)用，如工業(yè)廢水的處理，主要包括從酸液清洗金屬表面所形成的廢液中回收酸和金屬;從電鍍廢水中回收重金屬離子;從合成纖維廢水中回收硫酸鹽;從紙漿廢液中回收亞硫酸鹽等。用于食品工業(yè)中，如牛奶脫鹽制嬰兒奶粉;用于化學(xué)工業(yè)分離離子性物質(zhì)與非離子性物質(zhì);在臨床治療中電滲析可作為人工腎使用等。自動(dòng)控制頻繁倒極電滲析(EDR)，運(yùn)行管理更加方便。原水利用率可達(dá)80%，一般原水回收率在45-70%之間。電滲析主要用于水的初級(jí)脫鹽，脫鹽率在45-90%之間。它廣泛被用于海水與苦咸水淡化;制備純水時(shí)的初級(jí)脫鹽以及鍋爐、動(dòng)力設(shè)備給水的脫鹽軟化等。實(shí)質(zhì)上，電滲析可以說是一種除鹽技術(shù)，因?yàn)楦鞣N不同的水(包括天然水、自來水、工業(yè)廢水)中都有一定量的鹽分，而組成這些鹽的陰、陽離子在直流電場(chǎng)的作用下會(huì)分別向相反方向的電極移動(dòng)。如果在一個(gè)電滲析器中插入陰、陽離子交換膜各一個(gè)，由于離子交換膜具有選擇透過性，即陽離子交換膜只允許陽離子自由通過，陰離子交換膜只允許陰離子以通過，這樣在兩個(gè)膜的中間隔室中，鹽的濃度就會(huì)因?yàn)殡x子的定向遷移而降低，而靠近電極的兩個(gè)隔室則分別為陰、陽離子的濃縮室，最后在中間的淡化室內(nèi)達(dá)到脫鹽的目的。實(shí)際應(yīng)用中，一臺(tái)電滲析器并非由一對(duì)陰、陽離子交換膜所組成(因?yàn)檫@樣做效率很低)，而是采用一百對(duì)，甚至幾百對(duì)交換膜，因而大大提高效率。應(yīng)用范圍目前電滲析器應(yīng)用范圍廣泛，它在水的淡化除鹽、海水濃縮制鹽精制乳制品，果汁脫酸精和提純，制取化工產(chǎn)品等方面,還可以用于食品，輕工等行業(yè)制取純水、電子、醫(yī)藥等工業(yè)制取高純水的前處理。鍋爐給水的初級(jí)軟化脫鹽，將苦咸水淡化為飲用水。電滲析器適用于電子、醫(yī)藥、化工、火力發(fā)電、食品、啤酒、飲料、印染及涂裝等行業(yè)的給水處理。也可用于物料的濃縮、提純、分離等物理化學(xué)過程。電滲析還可以用于廢水、廢液的處理與貴重金屬的回收，如從電鍍廢液中回收鎳基本性能(1)操作壓力0.5─3.0kg/cm2左右(2)操作電壓、電流100─250V，1─3A(3)本體耗電量每噸淡水約0.2─2.0度方法特點(diǎn)①可以同時(shí)對(duì)電解質(zhì)水溶液起淡化、濃縮、分離、提純作用;電滲析②可以用于蔗糖等非電解質(zhì)的提純，以除去其中的電解質(zhì);③在原理上，電滲析器是一個(gè)帶有隔膜的電解池，可以利用電極上的氧化還原效率高。四、在電滲析過程中，也進(jìn)行以下次要過程①同名離子的遷移，離子交換膜的選擇透過性往往不可能是百分之百的，因此總會(huì)有少量的相反離子透過交換膜;②離子的濃差擴(kuò)散，由于濃縮室和淡化室中的溶液中存在著濃度差，總會(huì)有少量的離子由濃縮室向淡化室擴(kuò)散遷移，從而降低了滲析效率;③水的滲透，盡管交換膜是不允許溶劑分子透過的，但是由于淡化室與濃縮室之間存在濃度差，就會(huì)使部分溶劑分子(水)向濃縮室滲透;④水的電滲析，由于離子的水合作用和形成雙電層，在直流電場(chǎng)作用下，水分子也可從淡化室向濃縮室遷移;⑤水的極化電離，有時(shí)由于工作條件不良，會(huì)強(qiáng)迫水電離為氫離子和氫氧根離子，它們可透過交換膜進(jìn)入濃縮室;⑥水的壓滲，由于濃縮室和淡化室之間存在流體壓力的差別，迫使水分子由壓力大的一側(cè)向壓力小的一側(cè)滲透。顯然，這些次要過程對(duì)電滲析是不利因素，但是它們都可以通過改變操作條件予以避免或控制。在外加直流電場(chǎng)作用下，利用離子交換膜的透過性（即陽膜只允許陽離子透過，陰膜只允許陰離子透過），使水中的陰、陽離子作定向遷移，從而達(dá)到水中的離子與水分離的一種物理化學(xué)過程。原理是：在陰極與陽極之間，放置著若干交替排列的陽膜與陰膜，讓水通過兩膜及兩膜與兩極之間所形成的隔室，在兩端電極接通直通電源后，水中陰、陽離子分別向陽極、陰極方向遷移，由于陽膜、陰膜的選擇透過性，就形成了交替排列的離子濃度減少的淡室和離子濃度增加的濃室。與此同時(shí)，在兩電極上也發(fā)生著氧化還原反應(yīng)，即電極反應(yīng)，其結(jié)果是使陰極室因溶液呈堿性而結(jié)垢，陽極室因溶液呈酸性而腐蝕。因此，在\o"電滲析新聞專題"\t"/tech/20180412/_blank"電滲析過程中，電能的消耗主要用來克服電流通過溶液、膜時(shí)所受到的阻力及電極反應(yīng)。1.1電滲析器的構(gòu)造電滲析器由膜堆、極區(qū)和壓緊裝置三部分構(gòu)成。（1）膜塊：是由相當(dāng)數(shù)量膜對(duì)組裝而成。膜對(duì)：是由一張陽離子交換膜，一張隔板甲（或乙）；一張陰膜，一張隔板乙（或甲）組成。離子交換膜：是電滲析器關(guān)鍵部件，其性能影響電滲析器的離子遷移效率、能耗、抗污染能力和使用期限等。其中膜的分類：按膜結(jié)構(gòu)分為：異相膜、均相膜和半均相膜；按膜上活性基團(tuán)不同分為：陽膜、陰膜和特種膜；按膜材料不同分為：有機(jī)膜和無機(jī)膜。隔板：分濃、淡水隔板，交替放陰陽膜之間，使陰膜和陽膜之間保持一定間隔，隔板平面水流，垂直隔板平面電流。隔板厚離0.9毫米。（2）極區(qū)包括電極、極框和導(dǎo)水板。電極：為連接電源所用。極框：放置電極和膜之間，膜帖到電極上去，起支撐作用。（3）壓緊裝置：是用來壓緊電滲析器，使膜堆、電極等部件形成一個(gè)整體，不致漏水。1.2、組裝方式電滲析器組裝是用“級(jí)”和“段”來表示，一對(duì)電極之間膜堆稱為“一級(jí)”。水流同向每一個(gè)膜稱為“一段”。增加段數(shù)就等于增加脫鹽流程，也就是提高脫鹽效率，增加膜對(duì)數(shù)，可提高水處理量。電滲析器組裝方式可淡水產(chǎn)量和出水水質(zhì)不同要求而調(diào)整，一般有以下幾種組裝形式：一級(jí)一段；一級(jí)多段；多段一段；多級(jí)多段。2應(yīng)用案例2.1電滲析在反滲透濃水回用中的應(yīng)用隨著膜技術(shù)的快速發(fā)展，反滲透得到越來越廣泛的應(yīng)用，但是反滲透制純水生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的濃水，如果濃水得不到妥善處理而直接排放，必然會(huì)造成資源浪費(fèi)及環(huán)境污染。我公司采用電滲析工藝對(duì)反滲透濃水進(jìn)行回收再利用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本系統(tǒng)工藝主要采用原反滲透濃水進(jìn)入倒極電驅(qū)動(dòng)膜分離器系統(tǒng)+二級(jí)反滲透+EDI系統(tǒng)?；赜盟档诫妼?dǎo)率1000μS/cm后，進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，達(dá)到電導(dǎo)率5μS/cm以內(nèi)，反滲透產(chǎn)出淡水進(jìn)入EDI系統(tǒng)，反滲透產(chǎn)出濃水進(jìn)入倒極電滲析系統(tǒng)。電滲析產(chǎn)出的濃水進(jìn)入濃縮水箱。EDI產(chǎn)出濃水進(jìn)入二級(jí)反滲透系統(tǒng)，EDI產(chǎn)出淡水達(dá)到15MΩ，進(jìn)入產(chǎn)水罐。采用本工藝，既為企業(yè)解決了電廠鍋爐補(bǔ)給用水，又可使企業(yè)廢水達(dá)到\o"零排放新聞專題"\t"/tech/20180412/_blank"零排放。2.2電滲析技術(shù)在高鹽高COD污水中的應(yīng)用在醫(yī)藥中間體及化工廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)出大量含有機(jī)物的高鹽污水，該污水由于含鹽量太高，很難進(jìn)行生化處理達(dá)到排放或回用標(biāo)準(zhǔn)。使用電滲析可以使鹽分下降至可生化標(biāo)準(zhǔn)，淡水進(jìn)入生化。電滲析產(chǎn)出的含鹽污水經(jīng)過電滲析濃縮至12%-15%以上，進(jìn)入蒸發(fā)或MVR系統(tǒng)，最終達(dá)到零排放的目的，既為企業(yè)解決了\o"高鹽廢水新聞專題"\t"/tech/20180412/_blank"高鹽廢水排放難題，又可以使水資源得到回收利用，節(jié)約了資源，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。離子交換樹脂系統(tǒng)離子交換系統(tǒng)是通過陰、陽離子交換樹脂對(duì)水中的各種陰、陽離子進(jìn)行置換的一種傳統(tǒng)水處理工藝，陰、陽離子交換樹脂單獨(dú)或按不同比例進(jìn)行搭配可組成離子交換陽床系統(tǒng)，離子交換陰床系統(tǒng)及離子交換混床系統(tǒng)，而混床系統(tǒng)又通常是用在反滲透等水處理工藝之后用來制取超純水，高純水的終端工藝，它是用來制備超純水、高純水不可替代的手段之一。其出水電導(dǎo)率可低于0.2μS/cm以下，出水電阻率達(dá)到5MΩ.cm以上，根據(jù)不同的水質(zhì)及使用要求，出水電阻率可控制在5~18MΩ.cm之間。被廣泛應(yīng)用在電子、離子交換樹脂系統(tǒng)、鍋爐補(bǔ)給水水等工及醫(yī)藥用超純業(yè)超純水、高純水的制備上。系統(tǒng)：離子交換陰床原理：反滲透工作原理采用離子交換方法，可以把水中呈離子態(tài)的陽離子、陰離子去除，以氯化鈉(NaCl)代表水中無機(jī)鹽類，水質(zhì)除鹽的基本反應(yīng)可以用下列方程式表達(dá):1、陽離子交換樹脂:R-H+Na=R-Na+H2、陰離子交換樹脂:R-OH+Cl=R-Cl+OH陽、陰離子交換樹脂總的反應(yīng)式即可寫成:RH+ROH+NaCl--RNa+RCl+H2O由此可看出，水中的NaCl已分別被樹脂上的H和OH所取代，而反應(yīng)生成物只有H2O，故達(dá)到了去除水中鹽的作用。主要工藝去離子水的工藝大致可分為四種:第一種:采用陽陰離子交換樹脂取得的去離子水，一般通過之后，出水電導(dǎo)率可降到10us/cm以下，再經(jīng)過混床就可以達(dá)到0.2μs/cm以下了。但是這種方法做出來的水成本較高，而且顆粒雜質(zhì)太多，達(dá)不到理想的要求。第二種:預(yù)處理(即砂碳過濾器+精密過濾器)+反滲透+混床工藝這種方法是目前采用最多的，因?yàn)榉礉B透投資成本也不算高，可以去除90%以上的水中離子，剩下的離子再通過混床交換除去，這樣可使出水電導(dǎo)率:0.2左右。這樣是目前最流行的方法。第三種:采用兩級(jí)反滲透方式其流程如下:自來水→多介質(zhì)過濾器→活性炭過濾器→軟化水器→中間水箱→低壓泵→精密過濾器→一級(jí)反滲透→PH調(diào)節(jié)→混合器→二級(jí)反滲透(反滲透膜表面帶正電荷)→純水箱→純水泵→微孔過濾器→用水點(diǎn)第四種:前處理與第二種方法一樣使用反滲透，只是后面使用的混床采用EDI連續(xù)除鹽膜塊代替，這樣就不用酸堿再生樹脂，而是用電再生。這就徹底使整個(gè)過程無污染了，經(jīng)過處理后的水質(zhì)可達(dá)到:15M以上。但這這種方法的前期投資比較多，運(yùn)行成本低。根據(jù)各公司的情況做適當(dāng)?shù)耐顿Y。最好不過了。其流程如下原水→多介質(zhì)過濾器→活性炭過濾器→軟化水器→中間水箱→低壓泵→PH值調(diào)節(jié)系統(tǒng)→高效混合器→精密過濾器→高效反滲透→中間水箱→EDI水泵→EDI系統(tǒng)→微孔過濾器→用水點(diǎn)系統(tǒng)的預(yù)處理先用清水對(duì)樹脂進(jìn)行沖洗，然后用4~5%的HCl和NaOH在交換柱中依次交替浸泡2~4小時(shí)，在酸堿之間用大量清水淋洗至出水接近中性，如此重復(fù)2~3次，每次酸堿用量為樹脂體積的2倍。最后一次處理應(yīng)用4~5%的HCl溶液進(jìn)行，放盡酸液，用清水淋洗至中性即可待用。應(yīng)用領(lǐng)域離子交換設(shè)備是傳統(tǒng)的去離子水設(shè)備，它的產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定，造價(jià)相對(duì)較低。在以往的電廠鍋爐補(bǔ)給水都是采用陽床+陰床+混床處理工藝。2010來，隨著反滲透、EDI等工藝的發(fā)展，離子交換設(shè)備操作復(fù)雜，不容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，浪費(fèi)酸堿，運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)更加突出，更多的應(yīng)用于反滲透的深度處理。小型的離子交換設(shè)備常采用有機(jī)玻璃交換柱，有利于觀察樹脂運(yùn)行情況。如混合離子交換器再生分層是否充分，陽離子是否"中毒"等，樹脂損耗情況等。大型的離子交換設(shè)備則采用碳鋼內(nèi)襯環(huán)氧樹脂或襯膠，中間預(yù)留可視裝置，以便于離子再生時(shí)在線觀測(cè)再生液水位狀況。特點(diǎn)1、工業(yè)超純水處理工藝，是目前工業(yè)用超純水的制備上應(yīng)用最多的一種工藝之一。2、食品工業(yè)離子交換樹脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工業(yè)裝置上。3、制藥工業(yè)離子交換樹脂對(duì)發(fā)展新一代的抗菌素及對(duì)原有抗菌素的質(zhì)量改良具有重要作用。鏈霉素的開發(fā)成功即是突出的例子。4、合成化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)在有機(jī)合成中常用酸和堿作催化劑進(jìn)行酯化、水解、酯交換、水合等反應(yīng)。5、電鍍廢液中的金屬離子，回收電影制片廢液里的有用物質(zhì)等。6、濕法冶金及其他離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬介紹離子交換樹脂常用于原水處理的有鈉型陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂，全名稱由分類名稱、骨架(或基因)名稱、基本名稱構(gòu)成。根據(jù)樹脂的酸堿性分，屬酸性的在名稱前加"陽"，強(qiáng)酸性陽離子樹脂與NaCl作用，轉(zhuǎn)變?yōu)殁c型樹脂使用，就叫做"鈉型陽離子交換樹脂"。屬堿性的在名稱前加"陰"?；绢愋?、強(qiáng)酸性陽離子樹脂這類樹脂含有大量的強(qiáng)酸性基團(tuán)，如磺酸基-SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強(qiáng)酸性。樹脂離解后，本體所含的負(fù)電基團(tuán)，如SO3-，能吸附結(jié)合溶液中的其他陽離子。這兩個(gè)反應(yīng)使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強(qiáng)酸性樹脂的離解能力很強(qiáng)，在酸性或堿性溶液中均能離解和產(chǎn)生離子交換作用。樹脂在使用一段時(shí)間后，要進(jìn)行再生處理，即用化學(xué)藥品使離子交換反應(yīng)以相反方向進(jìn)行，使樹脂的官能基團(tuán)回復(fù)原來狀態(tài)，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強(qiáng)酸進(jìn)行再生處理，此時(shí)樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結(jié)合而恢復(fù)原來的組成。2、弱酸性陽離子樹脂這類樹脂含弱酸性基團(tuán)，如羧基-COOH，能在水中離解出H+而呈酸性。樹脂離解后余下的負(fù)電基團(tuán)，如R-COO-(R為碳?xì)浠鶊F(tuán))，能與溶液中的其他陽離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進(jìn)行離子交換，只能在堿性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。這類樹脂亦是用酸進(jìn)行再生(比強(qiáng)酸性樹脂較易再生)。3、強(qiáng)堿性陰離子樹脂這類樹脂含有強(qiáng)堿性基團(tuán)，如季胺基(亦稱四級(jí)胺基)-NR3OH(R為碳?xì)浠鶊F(tuán))，能在水中離解出OH-而呈強(qiáng)堿性。這種樹脂的離解性很強(qiáng)，在不同pH下都能正常工作。它用強(qiáng)堿(如NaOH)進(jìn)行再生。4、弱堿性陰離子樹脂這類樹脂含有弱堿性基團(tuán)，如伯胺基(亦稱一級(jí)胺基)-NH2、仲胺基(二級(jí)胺基)-NHR、或叔胺基(三級(jí)胺基)-NR2，它們?cè)谒心茈x解出OH-而呈弱堿性。這種樹脂在多數(shù)情況下是將溶液中的整個(gè)其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進(jìn)行再生。注:不論強(qiáng)堿性還是弱堿性樹脂的正電基團(tuán)能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。離子交換容量離子交換樹脂進(jìn)行離子交換反應(yīng)的性能，表現(xiàn)在它的"離子交換容量"，即每克干樹脂或每毫升濕樹脂所能交換的離子的毫克當(dāng)量數(shù)，meq/g(干)或meq/mL(濕);當(dāng)離子為一價(jià)時(shí)，毫克當(dāng)量數(shù)即是毫克分子數(shù)(對(duì)二價(jià)或多價(jià)離子，前者為后者乘離子價(jià)數(shù))。它又有"總交換容量"、"工作交換容量"和"再生交換容量"等三種表示方式。1、總交換容量，表示每單位數(shù)量(重量或體積)樹脂能進(jìn)行離子交換反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)的總量。2、工作交換容量，表示樹脂在某一定條件下的離子交換能力，它與樹脂種類和總交換容量，以及具體工作條件如溶液的組成、流速、溫度等因素有關(guān)。3、再生交換容量，表示在一定的再生劑量條件下所取得的再生樹脂的交換容量,表明樹脂中原有化學(xué)基團(tuán)再生復(fù)原的程度。通常，再生交換容量為總交換容量的50~90%(一般控制70~80%)，而工作交換容量為再生交換容量的30~90%(對(duì)再生樹脂而言)，后一比率亦稱為樹脂的