实验室电渗析装置电极材料

① 透析，微滤，超滤，纳滤，反渗透，电渗析，渗透气化等膜分离技术各自的特点

1.透析（dialysis）是通过小分子经过半透膜扩散到水（或缓冲液）的原理；
2.微滤适用专于细胞、细菌属和微粒子的分离，在生物分离中，广泛用于菌体的分离和浓缩，目标物质的大小范围为0.01-10 μm，一般用于预处理；
3.超滤技术的优点是没有相的转变，无需添加任何强烈的化学物质，可以在低温下操作，过滤速度较快，便于无菌处理等，一般用于预处理；
4.纳滤 特点是能截留小分子的有机物并可同时透析出盐，集浓缩与透析于一体；
操作压力低，因为无机盐能通过纳米滤膜而透析，使得纳米过滤的渗透压远比反渗透为低，所以纳米过滤所需的外加压力比反渗透低得多；
5.反渗透法具有设备构型紧凑，占地面积小、单位体积产水量及能量消耗少等优点；
6.电渗析的特点时可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用、可以用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质、在原理上，电渗析器是一个带有隔膜的电解池，可以利用电极上的氧化还原效率高；
7.渗透气化对共沸物系和近沸物系等难分物系的分离, 显示特有的优越性。

② 电渗析法的电渗析器

利用电渗析原理进行脱盐或处理废水的装置，称为电渗析器。
(1)电渗析器的构造它由膜堆、极区和压紧装置三大部分构成。
1)膜堆：其结构单元包括阳膜、隔板、阴膜，一个结构单元也叫一个膜对。一台电渗析器由许多膜对组成，这些膜对总称为膜堆。隔板常用l～2mm的硬聚氯乙烯板制成，板上开有配水孔、布水槽、流水道、集水槽和集水孔。隔板的作用是使两层膜间形成水室，构成流水通道，并起配水和集水的作用。
2)极区：极区的主要作用是给电渗析器供给直流电，将原水导入膜堆的配水孔，将淡水和浓水排出电渗析器，并通入和排出极水。极区由托板、电极、极框和弹性垫板组成。电极托板的作用是加固极板和安装进出水接管，常用厚的硬聚氯乙烯板制成。电极的作用是接通内外电路，在电渗析器内造成均匀的直流电场。阳极常用石墨、铅、铁丝涂钉等材料；阴极可用不锈钢等材料制成。极框用来在极板和膜堆之间保持一定的距离，构成极室，也是极水的通道。极框常用厚5～7mm的粗网多水道式塑料板制成。垫板起防止漏水和调整厚度不均的作用，常用橡胶或软聚氯乙烯板制成。
3)压紧装置：其作用是把极区和膜堆组成不漏水的电渗析器整体。可采用压板和螺栓拉紧，也可采用液压压紧。(2)电渗析器的组装 电渗析器的基本组装形式如图17-4所示。在实践电通常用“级”、“段”和“系列”等术语来区别各种组装形式。电渗析器内电极对的数目称为“级”，凡是设置一对电极的叫做一级，两对电极的叫二级，依此类推。电渗析器内，进水和出水方向一致的膜堆部分称为“一段”，凡是水流方向每改变一次， "段"的数目就增加l。

③ 电渗析法的简介

电渗析法（electrodialysis【ED】）是利用离子交换膜进行海水淡化的方法。离子交换膜是一种功能性膜，分为阴离子交换膜和阳离子交换膜，【简称阴膜和阳膜】。阳膜只允许阳离子通过阴膜只允许阴离子通过，这就是离子交换膜的选择透过性。在外加电场的的作用下，水溶液中的阴，阳离子会分别向阳极和阴极移动，如果中间再加上一种交换膜，就可能达到分离浓缩的目的。电渗析法就是利用了这样的原理。
电渗析离子交换膜
一.用途：
聚乙烯异相离子交换膜含有足够的固定基团和可解离的离子，对溶液中离子具有一定的选择透过性和导电性，广泛应用于电化学部门中，分离不同类型的离子。例如海水、苦咸水的淡化，溶液的脱盐浓缩，电解制备无机化合物以及放射性元素的回收提纯，锅炉用水的软化脱盐，冶金、煤炭、电子、医药、化工、食品等工业品处理。
二.外观：
聚乙烯异相离子交换膜应平整均匀，无明显的机械损伤(折伤)，无脱网轧皱、不允许有影响质量的杂质存在。
三.规格：3361BW阳膜外观为棕黄色，3362BW阴膜为兰色。
聚乙烯异相离子交换膜外型尺寸规格如下：
厚度：0.42mm
厚度允许公差：土0.04mm(干态)
有效面积：≥800mm×1600mm
离子交换膜含有足够的固定基团和可解离的离子，对各种离子具有一定的选折性和导电率，广泛应用于电化学部门中，分离不同类型的离子。例如海水、苦咸水的淡化，溶液的脱盐浓缩，电解制借无机化合物以及放射性元素的回收提纯，锅炉水的软化脱盐，电子、医药、化工、食品、煤炭，冶金等工业品处理。
四、使用说明：
1、贮运过程中不应受到日晒雨淋及机械损伤，贮存库房应清洁阴凉，干燥通风。
2、阴离子、阳离子交换膜在裁剪前必须分别在规定的溶液中浸泡48小时，即根据需处理的原水水质分析资料，配制成原水浓度溶液为阳膜浸泡液;配制成相当于电渗析出口淡水浓度为阴膜浸泡液。
3、按隔板尺寸裁剪打孔，膜面积应略小于隔板面积。
由于使用后阳膜稍有收缩性，阴膜仍有膨胀性，故可将在清水中浸泡的膜再作进一步处理⑴阴膜可再浸入水质较淡或纯水中再收缩。
⑵阳膜浸泡膨胀后再浸入食盐水中再收缩。
4、酸洗应根据膜面结垢的程度而定，盐酸浓度不宜超过3%，开始酸洗时如盐酸消耗较快，须补充盐酸，直至不再消耗盐酸为止(约1~2小时)酸洗完毕，用原水冲至出水PH=4~5(约10分钟)后，可投入运行(淡水、浓水、极水三个系统应及时清洗)。
5、打孔膜应及早装入电渗器，湿膜应清洗晾干用塑料袋包装后贮存。
6、电渗析器进水要求：
⑴浊度≤0.3ppm
⑵耗氧量<2ppm
⑶游离氯<0.2ppm
⑷含铁量<0.3ppm
⑸含锰量<0.1ppm
⑹水温5~40℃
⑺硬度超过900ppm应要软化处理
⑻污染指数SDI<5

④ 电渗析的方法特点

①可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用；
②可以用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质；
③在原理上，电渗析器是一个带有隔膜的电解池，可以利用电极上的氧化还原效率高。
四、在电渗析过程中，也进行以下次要过程
①同名离子的迁移，离子交换膜的选择透过性往往不可能是百分之百的，因此总会有少量的相反离子透过交换膜；
②离子的浓差扩散，由于浓缩室和淡化室中的溶液中存在着浓度差，总会有少量的离子由浓缩室向淡化室扩散迁移，从而降低了渗析效率；
③水的渗透，尽管交换膜是不允许溶剂分子透过的，但是由于淡化室与浓缩室之间存在浓度差，就会使部分溶剂分子（水）向浓缩室渗透；
④水的电渗析，由于离子的水合作用和形成双电层，在直流电场作用下，水分子也可从淡化室向浓缩室迁移；
⑤水的极化电离，有时由于工作条件不良，会强迫水电离为氢离子和氢氧根离子，它们可透过交换膜进入浓缩室；
⑥水的压渗，由于浓缩室和淡化室之间存在流体压力的差别，迫使水分子由压力大的一侧向压力小的一侧渗透。显然，这些次要过程对电渗析是不利因素，但是它们都可以通过改变操作条件予以避免或控制。