膜分离技术
专业：化学工程 姓名： 学号
离子交换膜技术简介 电渗析（ED） 双极膜电渗析（BMED） 电去离子技术（EDI）
在直流电场的作用下 ,以电位差为动力 ,离子透 过选择性离子交换膜而迁移 ,从而使电解质离子自 溶液中部分分离出来 ,达到提纯精制或参加反应的 目的 ,此过程称为离子膜法技术。其关键是要采用合 适的离子交换膜。它是一种具有离子交换基团的网状立体结构 的高分子膜 ,离子可以有选择地透过膜 ,阳离子交换膜选择性透 过阳离子而截留阴离子 ,阴离子交换膜则正相反。
倒极电渗析
双极膜电渗 析
最基本应用：从盐溶液制 备相应的酸碱
广泛的应用 于纯水和超 纯水的制备
电去离子技 术（EDI）
电渗析
电解电 渗析
T液it膜le电 渗in 析
here
电离子 置换
上述几种电膜过程在水处理 中应用较为广泛的有： 电渗析、双极膜电渗析、电 去离子技术（EDI）、倒极 电渗析
原
极
与离子交换水处理相比，
稀盐溶液
淡化液
电渗析池
浓缩液
HF/HNO3 钢
KOH
双极膜 电渗析池
盐
浸泡液
中和槽
酸+MXn
过滤
PH9 M(OH)n
冲洗滤饼
用双极膜电渗析循环利用含HF/HNO3的钢铁浸泡液
污染控制/资源回收 HF/混酸的回收
盐的回收 碱的回收/（胺）的
回收
具体应用
不锈钢浸蚀的回收 废铝电解电池中HF/NaOH的回收
水
阳 阴 阳 阴 阳 阴 阳水
优点： a.能量消耗少
室极
＋ 阳 极
+
浓
—
++
淡浓
—
—
++
淡浓
— —
室极
b.药剂耗量少，环境污染小
+
c.设备简单，操作方便
淡
— d.设备规模和脱盐浓度范围的适应性大 阴 e.以电为动力，运行成本较低
—
极 缺点：
浓 水
a.难以除去解离度较小的盐类及不解离的物质
淡 b.电渗析器由几十至几百张较薄的隔板和膜组成 水 部件多，组装技术要求高
a.膜对离子的选择性要高，一般要求迁移数>0.9 b.膜的导电性能好，电阻低，膜的电阻不应大于溶液的电阻 c.适宜的离子交换容量 d.较小的盐扩散系数（离子的反扩散系数小） e.较低的渗水性 f.具有良好的物化稳定性 g.膜的外观平整，厚度均匀，没有针孔
通过自动倒换电极来克 服因浓差极化引起的膜 堆内部沉淀结垢的问题
氟硅酸转化为HF，SiO2 化工中氟化物的可控排放
烷基化中KF的转化 蓄电池酸液的回收
废硫酸钠的转化
铀加工中硝酸铝的转化
铝铸件模型生产中用于固化环氧树脂的催化 剂的回收
高纯水的生产
双极膜EDI生产超纯水
电去离子(Electrodeinization，简称EDI)技术是 将电渗析和混床离子交换有机结合形成的新型分离 过程，具有无污染、能连续生产超纯水的优点，已 经成为制备超纯水的主流工艺。 优点：
电渗析过程常用于分离、浓缩溶液以及浓缩制盐。 双极膜过程过程常用于酸和碱的制备与回收。 电去离子技术过程主要用于纯水和超纯水的制备。
在淡室里填充混合离子交换树脂，既克服了电 渗析过程离子含量很低时导电性差的缺点，又克服 了离子交换过程中树脂需要不断再生的缺点。 其工作原理包括：除盐和再生。 除盐：（1）电渗析本身的脱盐作用
（2）树脂对离子的吸附作用 （3）离子沿树脂的迁移作用
从而实现了水质的深度脱盐。 再生：水解离生成的H+和OH-可以再生离子交换树 脂
与常规混床EDI相比，双极膜EDI过程优点： （1）更高的电流效率 （2）更高树脂再生度 （3）更小的树脂床电阻率 （4）有更高的弱酸性阴离子杂质（Si、B、 CO2等）的脱盐率 双极膜EDI过程缺点： 双极膜EDI过程的产品水（淡水）的电导率 较高，难以满足高端用户的水质要求。
工厂超纯水生产的工艺流程图
2H2O H3O OH
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱB H2O BH OH BH H2O B H3O
双极膜电渗析技术有一显著的特点:在直流电 场中,双极膜中间层能发生水解离,产生氢离子和 氢氧根离子。因此双极膜电渗析技术用于处理 化工废水,可以使废水中的盐转化成相应的酸和 碱,回收的酸和碱又可以用于化工生产过程的中 和工艺,同时处理后的废水又可以达标排放。另 外由于借助于电渗析提供H+和OH-离子而不产 生副产品H2和O2 ，因此能耗大大降低
电渗析分离原 理图
c.易产生极化结垢和中性扰乱现象 d.耗水量较大 e.对原水净化处理要求较高，需增加精过滤设备
电渗析装置示意动画
（1）海水、苦咸水的淡化 （2）电厂和其他工业锅炉用水的制 备 （3）生产工艺用水的除盐、初级纯 水的制备 （4）纯水、超纯水的制备 （5）废水（造纸、重金属、电镀废 水、放射性废水、医药废水）处理 （6）海水浓缩制盐