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电渗析的浓差极化现象

  电渗析是如今水处理中制备纯水、酸碱回收、电镀废液处理以及从工业废水中回收有用物质等广泛使用的一种工艺。而电渗析中有一种现象叫做浓差极化,那么什么是浓差极化现象呢?浓差极化又会带来什么危害呢?

  当电渗析的工作电流超过极限电流时,在阴离子交换膜与淡水的界面处产生水电解,生成了H+和OH-离子,使这些离子参与了电荷的传递时即产生了极化现象。极化的危害简而言之是使一种电能消耗在与除盐无关的电解水上,因而造成电能的浪费,而且OH-离子进入浓水室后和 CO32-及CaCO3水垢,使膜和电渗析的性能下降。极化时脱盐室膜面上电解质离子的浓度比主体溶液浓度低得多,引起很高的极化电位,而浓水室膜面浓度则比主体溶液浓度高得多,使水中易形成沉淀的离子在膜面上产生沉淀,其结果是:膜对表观电阻明显增大,电流密度下降,脱盐率降低。电流效率下降,因为很大一部分电流消耗在水的电解上,以产生H+和OH-离子代消耗的反离子来传递电荷。若阴膜先极化,脱盐室水离解产生的H+离子透过阳膜进入浓水室,使脱盐室膜面呈碱性,容易使Ca2+、Mg2+离子和CO32-形成CaCO3沉淀。若阳膜先极化,脱盐室水解产生的OH-离子透过阴膜进入浓缩室,使被阴膜阻挡的 Ca2+、Mg2+离子容易形成结垢。膜面上形成的沉淀除了使膜电阻增加、单位产水电耗量明显增加、水流阻力升高以外,还因溶液PH值变化使离子交换膜受到腐蚀而缩短了使用寿命。

  我们知道了浓差极化现象是什么原理,也知道了其危害性,那么如何控制浓差极化现象呢?一是严格控制操作电流,使得电渗析在低于极限电流密度的条件下运行;二是强化电渗析隔室中的传递过程,例如采用湍流效果好的隔网,高温电渗析;三是采用定期酸洗,加入防垢剂,倒换电极等措施消除浓差极化现象产生的沉淀;此外还可采用适当的预处理来改善系统进水水质。

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