電滲析/雙極膜工程設(shè)備

電滲析/雙極膜工程設(shè)備

       電滲析，簡稱ED技術(shù)，是電化學(xué)過程和滲析擴散過程的結(jié)合，在外加直流電場的驅(qū)動下，以電位差為動力，利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質(zhì)從溶液中分離出來，陰、陽離子分別向陽極和陰極移動，從而實現(xiàn)溶液的濃縮、淡化、精制和提純等目的。

一、電滲析設(shè)備技術(shù)分類

     根據(jù)所采用的離子選擇性通過膜的種類及操作模式的不同，電驅(qū)動膜分離過程可分為普通電滲析(CED)、雙極膜電滲析(BMED)、電解電滲析(EED)、選擇性電滲析(SED)、填充床電滲析子(EDI)等，其中普通電滲析和雙極膜電滲析是電驅(qū)動過程常見的兩種膜分離工藝。能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)溶液的脫鹽和濃縮過程稱為CED；采用了雙極膜及普通的陰/陽離子交換膜，并能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)料液產(chǎn)酸和產(chǎn)堿的過程稱為BMED；采用具有一多價離子選擇能力的離子選擇性通過膜，實現(xiàn)溶液中具有不同電荷數(shù)的離子之間分離的過程稱為SED；采用了具有耐酸耐堿性的陰/陽離子交換膜，能夠通過電極反應(yīng)實現(xiàn)產(chǎn)酸產(chǎn)堿的過程稱為EED；采用普通的陰/陽離子交換膜，并利用能夠輔助離子遷移的離子交換樹脂來實現(xiàn)溶液的高效脫鹽，從而得到超純水的過程稱為EDI。

（一）、電滲析   

    電滲析是指溶液中溶質(zhì)通過半透膜的現(xiàn)象。自然滲析的推動力是半透膜兩側(cè)溶質(zhì)的濃度差。在直流電場的作用下，離子透過選擇性離子交換膜的現(xiàn)象稱為電驅(qū)動膜分離器。    離子交換膜是由高分子材料制成的對離子具有選擇透過性的薄膜。主要分陽離子交換膜（CM，簡稱陽膜）和陰離子交換膜（AM，簡稱陰膜）兩種。陽膜由于膜體固定基帶有負(fù)電荷離子，可選擇透過陽離子；陰膜由于膜體固定基帶有正電荷離子，可選擇透過陰離子。陽膜透過陽離子，陰膜透過陰離子的性能稱為膜的選擇透過性。電驅(qū)動膜分離器過程基本的工作單元稱為膜對。一個膜對構(gòu)成一個脫鹽室和一個濃縮室。一臺實用電驅(qū)動膜分離器由數(shù)個膜對組成。圖1簡明地示出電驅(qū)動膜分離器工作原理。

                     圖1  電驅(qū)動膜分離器工作原理示意圖

      電驅(qū)動膜分離器的主要部件為陰、陽離子交換膜，隔板與電極三部分。隔板構(gòu)成的隔室為液流經(jīng)過的通道。淡水經(jīng)過的隔室為脫鹽室，濃水經(jīng)過的隔室為濃縮室。若把陰、陽離子交換膜與濃、淡水隔板交替排列，重復(fù)疊加，再加上一對端電極，就構(gòu)成了一臺實用電驅(qū)動膜分離器。  若電驅(qū)動膜分離器各系統(tǒng)進液都為NaCl溶液，在通電情況下，淡水隔室中的Na+向陰極方向遷移，Cl－向陽極方向遷移，Na+與Cl－就分別透過CM與AM遷移到相鄰的隔室中去。這樣淡水隔室中的NaCl溶液濃度便逐漸降低。相鄰隔室，即濃水隔室中的NaCl溶液濃度相應(yīng)逐漸升高，從電驅(qū)動膜分離器中就能*地流出淡化液與濃縮液。    淡水水路系統(tǒng)、濃水水路系統(tǒng)與極水水路系統(tǒng)的液流由水泵供給，互不相混，并通過特殊設(shè)計的布、集水機構(gòu)使其在電驅(qū)動膜分離器內(nèi)部均勻分布，穩(wěn)定流動。    從供電網(wǎng)供給的交流電，經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟?，由電極引入電驅(qū)動膜分離器。經(jīng)過在電極溶液界面上的電化學(xué)反應(yīng)，完成由電子導(dǎo)電轉(zhuǎn)化為離子導(dǎo)電的過程。    用夾緊板緊固在一起的膜堆部分稱為電驅(qū)動膜分離器。電驅(qū)動膜分離器要進行工作，必須有水泵、整流器等輔助設(shè)備，還必須有進水預(yù)處理設(shè)施。通常把電驅(qū)動膜分離器及輔助設(shè)備總稱為電驅(qū)動膜分離器裝置。 

      雙極膜是把陰離子交換層和陽離子交換層黏貼在一起的離子交換膜。在此膜的兩側(cè)，印壓帶有水理論分裂電壓的0.83V以上的電壓，膜內(nèi)的水分解成酸（H+）和堿（OH-）

（二）、雙極膜工藝流程圖（下圖）：

       雙極膜電滲析設(shè)備是由雙極膜、陰膜和陽膜組成的3室式電滲析設(shè)備，通過供給無機鹽（Na2SO4），陰離子（SO42-）透過陰離子交換膜和在雙極膜分解成的H離子（H+）結(jié)合成酸（H2SO4），另一方面，陽離子（Na+）透過陽離子交換膜和在雙極膜分解成的OH離子（OH-）結(jié)合成堿（NaOH）（進行中和逆反應(yīng)）。

三、電滲析/雙極膜工程設(shè)備應(yīng)用

1、工業(yè)廢水（電鍍廢水、RO濃水、高含鹽廢水）脫鹽濃縮

2、左旋肉堿、?；撬岬柔t(yī)藥的脫鹽純化

3、化工中間體脫鹽純化

4、植物提取液脫鹽純化

5、乳清的脫鹽純化

6、氨基酸的脫鹽純化

7、甜菜堿的脫鹽純化

8、有機酸鹽的脫鹽純化

9、醬油等調(diào)味液的脫鹽純化

10、低聚果糖、木糖醇、低聚木糖等糖類脫鹽純化

11、果汁的脫鹽純化絲蛋白分解、肽制造工藝中的脫鹽純化