1電滲析概念與原理
　　1.1概念
　　利用半透膜的選擇（zé）透過性來（lái）分離不同的溶質粒子的方（fāng）法稱為（wéi）滲析。在電（diàn）場作用下進行滲析時，溶（róng）液中的帶電的溶質（zhì）粒（lì）子通過膜而遷移的現（xiàn）象稱為電滲析。利用電滲析進行提純和分離物質的技（jì）術稱為電滲析法，它是20世紀50年代發展起來的一種新技術，最初用於海（hǎi）水淡化，現在廣泛用於化（huà）工、輕工、冶金、造紙、醫藥工業，尤以製備純水和在環境保護中處理三廢最受重視（shì），例如用於酸堿回收（shōu）、電鍍廢液處理以及從工業廢水中回收有用物質等。
　　1.2原理
　　電滲析基本工（gōng）作原理是（shì）在直流電場（chǎng）的作（zuò）用下，以電位差為推動力（lì），利用離子交換膜的選擇透過性，把（bǎ）電解質從溶液中分離（lí）出來，從而實現溶（róng）液的淡化、濃縮、精製或純化的目的。電滲析原（yuán）理圖如圖1-1所示。

　　電（diàn）滲析裝置通常由離子交（jiāo）換膜、電極和夾緊裝置三部分組成。電滲（shèn）析過程的實質是（shì）電解質離子在兩股液流（liú）間的傳遞，其中一股液流失去電解質，成為淡化液，另一股液流得到電解質（zhì），成為濃縮液。因此，電滲析過程脫鹽溶液中的離子以兩個基本條件為依據：
　　1.在直流電場的作用下，使溶（róng）液中的陰、陽離子作定向移動;
　　2.離（lí）子交換膜的選擇透過性使溶液中（zhōng）的離子作反離子遷移。
　　電（diàn）滲析工藝的電（diàn）極和膜組成的隔室稱為極室，其中發生的電化學（xué）反應與普通的電極反應相同。陽極室內發生氧化反應，陽極水呈酸性，陽極本身容易被（bèi）腐蝕。陰極室內發生還原反應，陰極水呈（chéng）堿性，陰極上容易結垢。
　　2文獻（xiàn）報（bào）道及專利申請狀況
　　2.1專利申請情（qíng）況
　　利用中國知（zhī）網對近十（shí）年內電滲析技術用於處理含酸/堿溶液的專利申請情況進行（háng）了檢索並匯總(國內（nèi）專利)，結果如（rú）圖2-1所示。

　　從檢索結果可知，有關電滲析技術在含酸（suān）/堿溶液方麵的（de）應用，申請的專利很少。近十年（nián）來，電滲析在酸液廢水中應（yīng）用的（de）專利大概有19項，而電滲析在堿液廢水中的（de）應用大概有22項，並且電滲析在堿液廢水中應用的（de）相關專利是在近5年內才出現的。
　　2.2文獻發表情況
　　利用中國知（zhī）網對近十年內電滲析技術用於處理含酸/堿溶液的文（wén）章發表情況進行了檢（jiǎn）索並匯總(國內期刊)，結（jié）果如圖2-2所示。

　　從檢索結果可知，有關電滲析技（jì）術在含酸/堿溶液方麵（miàn）的應用，發表的文章也不多，但呈（chéng）現（xiàn）出增多（duō）的趨勢。
　　以上（shàng）結（jié）果說明電滲析技術在含酸/堿廢水中的應用屬於新技術（shù），可以作為工業水處理的儲備和前瞻性技術。
　　3電滲析技術的各種應用
　　3.1中高溫電滲析工（gōng）藝
　　電滲析器進水溫度對（duì）脫（tuō）鹽率的影響很大。隨溫度升高，水的黏性下降，從而水中（zhōng）離子的擴（kuò）散加快，膜及溶液的電導率上升，有利於離子遷（qiān）移和透過離子交換膜，從而提高電流密度，降低處理費用（yòng），增加脫鹽率。但溫度的升高上限（xiàn）還要由電滲析器的耐受程度決（jué）定，當溫度升至40-50℃時，陰離子交換膜易分解，聚（jù）氯乙烯隔板也易變形。此外，水溫低於5℃時，電滲析（xī）脫鹽率明顯下降，且接近損壞離子交（jiāo）換膜的溫度。所以（yǐ）電滲析器溫度一般控製在（zài）5-40℃的中高（gāo）溫範圍（wéi）內。
　　3.2倒極（jí）電滲析(EDR)工藝
　　EDR工藝是我國（guó）根據ED原理於1982年研製成功的一種新工藝，它每（měi）隔（gé）一定時間(一般為15-20min)，倒換正負電極極性(頻繁倒極)，這樣能自動清（qīng）洗離子交（jiāo）換膜和電極表麵的汙垢，確保淡水的水質水量、離（lí）子交換膜穩定運行和濃水排放量最少，倒極電滲（shèn）析原理如圖（tú）3-1所示。

　　EDR係統是由電滲析本體、整流器及自動倒極係統三部分組成，其倒（dǎo）極操作（zuò）程序如下：
　　1.轉換直流電（diàn）源電極的極性，使濃、淡室互換，離子流動反（fǎn）向進行;
　　2.轉換進出水閥門，使濃、淡室的供排水係統互換;
　　3.極性轉（zhuǎn）換後持（chí）續1-2min，將不合格淡水歸入濃水係統，然後濃、淡水各行其路，恢複正常運行（háng）
　　3.3雙（shuāng）極膜電滲析(EDMB)工藝
　　EDMB工藝是一種獨特（tè）的電滲析過程。它通常由陽離子（zǐ）和陰離（lí）子交（jiāo）換膜疊合在一起形成，這兩種膜的通道構成一個含水的中間層，在電場的作用下，首先將可能（néng）存在的離子遷移出中間層（céng），然（rán）後通過解離水的作用在膜（mó）的陰、陽兩側分別產（chǎn）生H+離子（zǐ）和OH-離子。其更大 的特點是可與其他陰離子交換膜、陽離（lí）子交換膜（mó）進行巧妙組合（hé），組成許多獨具特點的雙極膜電滲析工藝（yì）。與電解脫水法相比，能耗大大降低，並能從鹽溶液中生成等摩（mó）爾的（de）酸和堿，所以此技術可（kě）用於廢酸、廢堿等物質的再生和利用，降（jiàng）低物質和能源的消耗（hào），減低廢物（wù）排放，消除環境汙染以（yǐ）及為（wéi）某些酸和堿的分離與製備提供新的途徑，雙極膜電滲析的圖原理如圖3-2所示。

　　3.4填充床電滲析(EDI)工藝
　　填充床電滲析又稱電脫離子法，是將離子（zǐ）交換膜與離子交換樹脂有機地結合在（zài）一起，在直（zhí）流電場的作用下實現除去水中已電離的或可電離的物質的一種新（xīn）型水處理技術。它（tā）利用電滲析過程（chéng）中極化現象對離子交（jiāo）換填充（chōng）床進行電化（huà）學再生，它巧（qiǎo）妙（miào）地集（jí）中了電滲析連續脫鹽與離（lí）子交換樹脂深度脫鹽這兩種方法的優點，並且克服了它們（men）的缺點（diǎn），即電（diàn）滲析過程的濃差極（jí）化（huà）現象和離子交換的化學再生過程。一般水中含鹽量（liàng）為(50-15000mg/L)時都（dōu）可使用，而對含鹽量低的水更為適宜。這種（zhǒng）方（fāng）法基本能夠除（chú）去水中全部離子，所以它在製備高純水及（jí）處理放射（shè）性廢水方（fāng）麵有著廣泛的用途。EDI過程原理如（rú）圖3-3所示。

　　3.4離子交換膜為基礎的電滲析技術及應用（yòng）
　　以離子交換膜為基礎的電滲析技術及應用如表（biǎo）3-1所示。

　　4電滲析技術在廢水處理方麵的應（yīng）用
　　電滲析技術（shù）自（zì）20世紀50年代（dài）問世以來,已有近50多年（nián）曆史。目前電滲析技術已廣泛應用於海水淡化、苦鹹水淡化、超純水（shuǐ）製備、工業廢水回收再利用,以及化工（gōng）過程中的物質分離（lí）、濃縮、提（tí）純、精製等，例如用電滲析法處理若幹電鍍液,在氧化鋁生（shēng）產中回收堿、鋁與工業水回用,從廢酸水（shuǐ）中回收酸,處理（lǐ）含劇毒氰化物廢水,自來水脫氯等。具體聯係（xì）汙水寶或參見http://www.dowater.com更（gèng）多相關技術文檔。
　　電滲析可以用於廢酸（suān）廢堿及含鹽廢水的（de）處理。汙染控製與資源化研究 重點實驗室對采用離子膜電（diàn）解法對處理環氧丙烷氯醇（chún）化尾（wěi）氣（qì）堿洗（xǐ）廢水進行了研究。在電解電（diàn）壓5.0V時，循環處理3h，廢水COD去除率可達78%，廢水中堿回收率可達73.55%，為後續生化（huà）單元起到良好的預處理作用。齊魯（lǔ）石油化工（gōng）公（gōng）司利用電（diàn）滲（shèn）析法處理高濃度複合（hé）有機酸廢水，濃度（dù）為3%～15%，無廢渣及二（èr）次（cì）汙染，得到（dào）的濃溶液含酸20%~40%，可以回收處理，出水中含酸量可降至0.05%~0.3%。川化股份有限公司采用特殊（shū）電（diàn）滲析裝置處（chù）理冷凝廢水，更大 處理量為36t/h，濃水中硝酸銨體積百分比含量為20%，回收率達96%以上（shàng），合格淡水排放水中氨氮質量分數含量≤40mg/L。工（gōng）業排放的稀乙酸廢水中乙酸的含（hán）量（liàng）在1%以下，回收廢水中稀（xī）乙酸的方法有萃（cuì）取分（fèn）離法、生化處理法、吸附法以（yǐ）及電膜分離法。ED法可以將廢水中乙酸濃度從2.5%濃縮到20%。雙極膜ED法可以將含（hán）質量（liàng）分數為0.2%乙酸廢水中的乙酸有效清（qīng）除（chú），廢水中乙（yǐ）酸（suān）濃度可以被濃縮到36%以（yǐ）上。用改性異相膜（mó）ED處理化纖廠去酸水，可把酸和鹽濃縮到了200g/L，再進行多效蒸發可回收多餘的Na2SO4，經ED濃縮的H2SO4和ZnSO4溶液可返回凝固浴再用。廢（fèi）水淡化後（hòu），溶解（jiě）固體降到0.7g/L以下，無硬度，返回生產用作洗滌水。在電流密度24mA/cm2，濃淡水濃（nóng）度比在10左右時，膜的鹽遷移量為0.4kg/(m2∙h)左右。溶液（yè）遷移量濃縮時為（wéi）1770mL/(m2˙h)，脫鹽時平均為396mL/(m2∙h)。濃縮1t鹽的耗電（diàn）量在300kWh，回收水溫在(35±2)℃的軟化水耗電10~13kW˙h/m3水。波蘭Dykuskikafal利用電滲析將硫酸鈉廢（fèi）水電化學分解成硫酸和氫氧化鈉,產物均可返回流程，該法已工業化。日（rì）本KimuraToru等用電滲析回收了處（chù）理鋁印刷（shuā）板表麵的酸性（xìng）廢水,並申請了（le）專利。
　　此外，由於產品和生產工藝的原因，排放的工業廢酸中常含有各種金屬離子，ED法也可以實現金屬離子（zǐ）和廢酸的回收。對於含銅、鐵、鎳離（lí）子的硫酸廢水，即使硫酸質量濃度高達200g/L，金（jīn）屬離子質量濃度高達59%。
　　然（rán）而，需要注意的是，電滲析法對進水（shuǐ）有一定的要求。這是因為（wéi）進水中的一些有害成分會（huì）對電滲析產生危害，主要表現在以下四個方麵：
　　1.在（zài）設備的水流通道和空隙（xì）中（zhōng）產生堵塞現象，水流（liú）阻（zǔ）力的不均勻改變（biàn）也會使濃水室和淡水室中的水壓不相等，嚴重時會使膜麵（miàn）破裂。水中（zhōng）夾帶的沙粒（lì）也會使膜產生機械性（xìng）破損。
　　2.水流通過電滲析隔板時，水中懸浮物附在膜麵上，成（chéng）為離子遷移的障礙，促使膜電阻增加（jiā）和水質（zhì）惡化。電（diàn）滲析膜是細菌的有機養料，水中所含細菌轉移到膜麵上（shàng）繁殖，也會產（chǎn）生上述後（hòu）果。
　　3.水中帶極性有機物被膜吸附後，會改變膜的極性，並促使膜的選擇（zé）透（tòu）過性降低（dī），膜電阻增加。
　　4.高價金屬離子(如（rú）鐵、錳)會使離子（zǐ）交換膜（mó）中毒;遊（yóu）離氯使陽膜產生氧化，進水硬度高（gāo）時會導致極化的沉澱（diàn）結垢。
　　故進電滲析器水的主要處理對象是天（tiān）然水中的懸（xuán）浮物質和膠體（tǐ）物質，其中包括（kuò）無機物質、有機物質和（hé）細菌。