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电渗析纯水设备
电渗析纯水设备

 

电渗析是以直流电为推动力,利用阴阳离子交换膜对水中阴阳离子的选择透过性,使一个水体中的离子通过膜迁移到另一个水体中的物质分离过程。

 

电渗析纯水装置脱盐原理:

电渗析是一种独特的膜分离技术,它在外加直流电场作用下,利用阴离子交换膜(简称阴膜,它只允许阴离子通过而阻挡阳离子)和阳离子交换膜(简称阳膜,它只运行阳离子透过而阻挡阴离子)的选择透过性,使水中阴阳离子透过离子交换膜迁移到另一部分水中去,从而使一部分水纯化,另一部分水浓缩。

 

电渗析设备技术的特点:

① 能量消耗低。电渗析除盐过程中,只是用电能来迁移水中的盐分,而大量的水不发生相的变化,其耗电量大致与水中的含量成正比,尤其是对含盐量为数千毫克每升的苦咸水,其耗电量更低。

② 药剂耗量少,环境污染效。常规的离子交换处理水时,树脂失效后需用酸、碱进行再生,再生后生成大量酸、碱再生废液,水洗时还要排放大量酸、碱性废水。而电渗析法处理水时不必再生,仅酸洗时需要少量的酸。因此,电渗析法是耗用药剂少、环境污染效的一种除盐手段。

③ 对原水含盐量、产水量变化适应性强。电渗析除盐可按需要进行调节。产水量可按需要从每日几立方米至上万立方米变化,可通过设计一台电渗析器中的段数、级数或多台电渗析器的串联、并联或不同除盐方式(直流式、循环式或分循环式)来适应。

④ 操作简单,易于实现机械化、自动化。电渗析器一般是控制在恒定直流电压下运行,不需要频繁地调节流速、电流及电压来适应水质、温度的变化。因此,容易做到机械化、自动化操作。

⑤ 设备紧凑耐用,预处理简单。工业电渗析纯水设备是用塑料隔板、离子交换膜多层叠加在一起,运行时通电即可制得淡水,因此设备紧凑耐用。由于电渗析水处理设备中水流是在膜面平行流过而不需透过膜,因此进水水质不像反渗透控制得那样严格,一般经砂滤即可,或者加精,相对而言预处理比较简单。

⑥ 水的利用率较高。电渗析系统运行时,浓水和极水可以循环使用,与反渗透相比,水的利用率较高,可达到70%~80%,国外可高达90%。废弃的水量少,再利用和后处理都比较简单。

⑦ 电渗析也有它自身的缺点,如电渗析装置只能除去水中的盐分,而对水中有机物不能去除,某些高价离子和有机物还会污染膜。电渗析运行过程中易发生浓差极化而产生结垢(用频繁倒极电渗析可以避免),这些都是电渗析技术较难掌握而又必须重视的问题。与反渗透相比,由于它的脱盐率较低,装置比较庞大且组装要求高,因此它的发展不如反渗透快。

电渗析水处理设备

 

 

电渗析设备对离子交换膜的性能要求如下:

① 具有较高的选择透过性。

② 较好的化学稳定性

③ 离子的反扩散和渗水性较低

④ 具有较低的膜电阻。

⑤ 具有较高的机械强度。

⑥ 膜的原料丰富、价格低廉、工艺简单,这一点虽不属于技术指标,但它对膜的推广和应用具有重要作用。

 

电渗析设备的结构、组装方式:

电渗析设备主要由膜堆、极区及夹紧装置三个部分组成。

 电渗析设备基本结构:

① 压紧板;

② 垫板;

③ 电极;

④ 垫圈;

⑤ 导水、极水板;

⑥ 阳膜;

⑦ 淡水隔板框;

⑧ 阴膜

⑨ 浓水隔板框

 

电渗析设备主要部分:

1.膜堆。

位于电渗析装置的中间,由浓、淡水隔板和阴、阳离子交换膜交替排列构成浓水室和淡水室。常见的浓、淡水隔板分回流式和直流式两种。常用材料有聚氯乙烯硬板、聚丙烯板、改性聚丙烯板或合成橡胶板等,一般厚度为0.5~2mm。为使阴、阳膜保持一定距离,并使水流湍动,一般在隔板框内加入隔网,网的形式有鱼鳞网、纺织网和挤压网等。在隔板框上设有进出水孔,通常为圆形或矩形,用它构成浓、淡水室水流内流道。在隔网与水孔之间有布水道,其截面积以小为宜,应注意不使固体颗粒积留,水流线速度取2~3m/s。

2.极区。

阴、阳极区分别位于膜堆两侧,包括电极和积水隔板,电极与直流电源相连,为电渗析器供电。积水隔板比浓、淡水隔板厚,内通极水,供传导电流和排除废气、废液之用。电极的形式有板状、网状及金属细棒状多种。电极材料应耐腐蚀、导电性能好、超电性低、机械强度高、价格便宜亦且易得。常用的有钛涂钌、二氧化釕电极、石墨电极、不锈钢电极等。

3.其他部位。

根据需要,在电极室和膜堆之间可设保护室隔板和隔膜。另外两侧还应具备导水板,多采用电极框兼作。

 

电渗析设备设计基本参数:

① 脱盐率。

脱盐率主要取决于隔板厚度、流程长度、流速以及实际操作电流密度。

② 操作压力。

根据当前制造水平,无回路网式电渗析设备的操作压力一般选用0。2MPa为宜,超过0。3MPa难以保证安全运行。

③ 流速对于无回路网式隔板,流速取4~10/s为佳。

④ 每段膜对数。

每段膜对数不应超过200对,每台电渗析纯水设备的膜对总数在400对以下较为合适。

当进水含盐量在500~4000mg/L时,采用电渗析淡化工艺是经济合理、技术可行的。而进水含盐量大于4000mg/L,可与反渗透法作技术经济比较,以确定合理的淡化处理系统。这里应指出,作为水质淡化的一种技术,电渗析由于所需压力相对较低,设备比较简单,因而便于推广使用,但该法对胶体硅和有机物则难以奏效。在纯净水生产工艺中电渗析不可单独使用,而必须与反渗透或超滤联合使用,方能保证出水水质。

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