電(dian)滲析原理和性能(neng)

ED的(de)原理和性能(neng)

近(jin)些(xie)年來，ED技(ji)術(shu)逐(zhu)漸在廢水(shui)處理lingpaifang工(gong)藝中(zhong)展現出(chu)dute的(de)優勢(shi)。

ED的(de)原理如(ru)圖1所(suo)示(shi)。

ED系(xi)統(tong)主(zhu)要(yao)由電極(ji)、離子交換(huan)膜(mo)、隔(ge)板、輔(fu)助(zhu)墊片等(deng)組(zu)成(cheng)，並(bing)被(bei)液(ye)壓(ya)裝置壓(ya)緊(jin)在機架(jia)上(shang)。含(han)鹽(yan)水(shui)經過(guo)循環(huan)泵(beng)進入(ru)ED膜堆(dui)，並通(tong)過(guo)隔(ge)板將鹽(yan)水(shui)分布在各(ge)個(ge)淡水(shui)室，在兩(liang)極(ji)板的(de)強電場作用(yong)下，鹽(yan)水(shui)中的(de)陰(yin)陽(yang)離子發生(sheng)定向移動，陰離子穿(chuan)過(guo)陰離子交換(huan)膜(mo)遷移(yi)到濃(nong)室，繼續(xu)遷(qian)移(yi)時(shi)受到陽(yang)離子交換(huan)膜(mo)的(de)阻擋(dang)而停留在濃(nong)室，陽(yang)離子亦(yi)然(ran)。隨(sui)著離子的(de)遷(qian)移(yi)，濃水(shui)室的(de)含(han)鹽(yan)量越(yue)來(lai)越(yue)大(da)，淡水(shui)室的(de)含(han)鹽(yan)量越(yue)來(lai)越(yue)小，達到出(chu)水條件後(hou)在各(ge)自水(shui)箱(xiang)中溢流排出(chu)[4]。

評(ping)價ED最(zui)直(zhi)觀(guan)的(de)性能(neng)在於(yu)淡水(shui)回收率、電流(liu)效(xiao)率、脫鹽(yan)能(neng)力(li)和使(shi)用(yong)壽命等(deng)因(yin)素。除(chu)了(le)自(zi)然條件外(wai)，進(jin)出(chu)水流速和模式、離子含(han)量和種(zhong)類、電流(liu)密(mi)度(du)和離子交換(huan)膜(mo)的(de)性質等(deng)，均深(shen)深影響著ED設備(bei)的(de)性能(neng)。

郭春禹等采(cai)用(yong)國產(chan)低含(han)量淡化均相ED設備(bei)，考(kao)察了(le)不同操作條件(jian)下的(de)單(dan)程(cheng)脫鹽(yan)率，研(yan)究表(biao)明，膜堆(dui)的(de)單(dan)程(cheng)脫鹽(yan)率隨(sui)著進水(shui)含(han)鹽(yan)量、流速的(de)增大而降低，隨(sui)著電流(liu)密(mi)度(du)的(de)增加而升高(gao)，脫(tuo)鹽(yan)率隨(sui)水(shui)中(zhong)離子種(zhong)類變化順序為：NaCl > Na2SO4 > NaCl+Na2SO4 >NaCl+MgSO4 > NaHCO3 > MgSO4[5]。這為ED處理水(shui)質(zhi)較(jiao)雜(za)的(de)脫(tuo)硫(liu)廢水(shui)提供(gong)了(le)壹定的(de)經驗數據(ju)。

由於(yu)離子在離子交換(huan)膜(mo)中的(de)傳(chuan)質速率遠(yuan)大(da)於在水(shui)中(zhong)，因(yin)此(ci)隨(sui)著電流(liu)密(mi)度(du)的(de)不斷升高(gao)，膜(mo)兩(liang)側會出(chu)現濃差極化現象(xiang)，導致(zhi)能(neng)耗的(de)增加及膜破壞(huai)的(de)可能(neng)，因(yin)此(ci)工(gong)作電流(liu)密度(du)應在極(ji)限電流(liu)密度(du)之下(xia)。MENG等(deng)研(yan)究表(biao)明，膜堆(dui)的(de)最(zui)大(da)工(gong)作電流(liu)密度(du)應處(chu)於(yu)極(ji)限電流(liu)密度(du)的(de)70%～80%[6]。

離子交換(huan)膜(mo)是ED最(zui)核(he)心的(de)部分(fen)，幾(ji)乎決定著ED系(xi)統(tong)的(de)性能(neng)。李(li)麗(li)等(deng)實驗(yan)對(dui)比(bi)了(le)中(zhong)外(wai)5家(jia)生產(chan)商制備(bei)的(de)離子交換(huan)膜(mo)除(chu)鹽(yan)性能(neng)，結(jie)果表(biao)明，其(qi)中AGC傳(chuan)質性能(neng)較(jiao)好(hao)、能(neng)耗較(jiao)低，應用(yong)於純鹽(yan)濃(nong)縮工(gong)藝更占(zhan)優勢(shi)[7]。

王天(tian)成通過(guo)計(ji)算流(liu)體動力學(xue)方法(fa)對隔(ge)網(wang)形狀進(jin)行(xing)模擬研(yan)究，研(yan)究發現(xian)，采用(yong)菱(ling)形(xing)隔(ge)網(wang)可使(shi)進(jin)水分布更均(jun)勻，傳(chuan)質更均(jun)勻，流動死(si)區(qu)更小，從(cong)而減(jian)緩濃差(cha)極(ji)化，降低能(neng)耗[8]。

如此(ci)多(duo)的(de)因(yin)素(su)影響了(le)ED膜(mo)堆(dui)的(de)性能(neng)，無(wu)疑增加了(le)其(qi)理論計(ji)算，限制了(le)其(qi)實用(yong)和推(tui)廣，因(yin)此(ci)建(jian)立(li)ED的(de)傳(chuan)質模型是非常有(you)必(bi)要(yao)的(de)。祝海濤等(deng)綜(zong)述了(le)Maxwell-Stefan等(deng)6種(zhong)ED傳(chuan)質模型，對(dui)比(bi)了(le)各(ge)個(ge)模型的(de)優缺(que)點(dian)，並(bing)提(ti)出(chu)了(le)ED模型未(wei)來(lai)的(de)研(yan)究方向(xiang)在於(yu)采(cai)用(yong)仿真(zhen)工具(ju)並結(jie)合(he)經驗方(fang)程(cheng)和系(xi)數，進壹步(bu)優化ED的(de)傳(chuan)質模型[9]。