极+
室浓
—
+
+
淡浓
— —
+ +
淡浓
— —
极
+
—
淡 室 阴极
—
浓水
淡水
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电渗析分离原理图
1.4 电渗析过程
①反离子的迁移 交换膜不可能100%的选择性，有少量与离子交换膜解离离
子电荷相反离子透过膜，阳通过阴,阴通过阳
• ②电解质浓差扩散
• 膜两侧溶液浓度不同，在浓度差作用下，电解质由浓室向淡室扩散
1.2 电渗析的离子交换膜
按膜的结构分类：异相膜，均相膜，半均相膜。
分
按膜的活性集团分类：阳膜，阴膜，特性膜。
类
按膜的材料性质分类：有机，无机，高分子，
凝胶型，大孔型。
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1.3 电渗析的基本原理
原理：阴阳离子交换膜对溶液中阴阳离子的选择透过性，而使溶液中的溶质与水分 离的一种物理化学过程。
截留物 悬浮物颗粒
胶体和超过截 留分子量的分
子
有机物
溶质、盐
膜类型 纤维多孔膜
非对称性膜
复合膜 非对称性膜复合
膜
各种膜的截留区段
RO 反渗透膜 UF 超滤膜 MF 微滤膜
2
第二部分
几种常见的膜分离过程
一、电渗析(Electrodialysis)
1.1 电渗析的定义 电渗析是利用离子交换膜和直流电场的作用，从水溶液分
选择性透膜的机理
选择性透膜
膜上游 膜 膜下游
膜分离过程原理示意图
以选择性膜为分离介 质，通过在膜两边施 加一个推动力（如浓 度差、压力差或电位 差等）时，使原料侧 组分选择性地透过膜， 以达到分离提纯的目 的。通常膜原料侧称 为膜上游，透过侧称 为膜下游。
5
膜的常见分类方式
由于膜的种类和功能繁多, 比较通用的有4 种分类方法： 按膜的制造材料分类 按膜的几何形状分类 按膜的构成结构分类 按膜的过滤流向分类
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膜性能：
物理性能：
爆破强度:膜所能承受的最大垂直压力 膜厚度：干态膜的厚度或者它在水中充分溶胀后的厚度。厚度大，电阻大，厚度小，易渗 水或穿透。 含水率：膜在湿态下的含水量的百分数。25%~50%之间。 溶胀性：指的是膜在水中吸水膨胀和膨胀的膜干燥后又收缩的性能。 膜表面状态：平整，光滑。
膜分离技术简介1 膜分离技术概述目2 几种常见的膜分离过程
录
3 膜分离技术的应用
2
2
第一部分
膜分离技术概述
膜与膜分离？
膜(Membrane)是什么？ 膜，是指在一种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄的凝聚相， 它把流体相分隔为互不相通的两部分，并能使这两部分之间产生传 质作用。
膜分离 是借助于膜，在某种推动力的作用下，利用流体中各组分对膜的渗 透速率的差别而实现组分分离的过程。目前常见的膜分离过程可分 为以下几种，微滤（Microfiltration，MF）、超滤（Ultrafiltration， UF）、纳滤（Nanofiltration，NF）、反渗透（Reverse 0smosis， RO）、电渗析（Electrodialysis，ED）等
阴膜只让阴离子穿过；阳膜只让阳离子穿过
电极两侧会发生氧化还原反应(设电解质为食盐水溶液)
阴极还原反应 2H++2e-→H2↑阴极室溶液呈碱性结垢
阳极氧化反应 4OH- - 4e- →O2+2H2O阳极室溶液呈酸性腐蚀
2Cl- - 2e-→Cl2↑
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原水
极水
＋
阳极
阳
阴
阳
阴
阳
阴
阳
按切割的分子量分类
根据切割分子量的不同，可将其
分为： 微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳 滤膜、电渗析膜等。
膜分离过程比较
膜过程 微滤
推动力 压力差
超滤 压力差
纳滤
电场力 压力差
反渗透 压力差
传递机理 颗粒大小形
状
分子特性大 小形状
离子大小及 电荷
溶剂的扩散 传递
透过物 水、溶剂溶解物
水、溶剂小分子
水、一价离子、 多价离子 水、溶剂
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一对正、负电极之间的膜堆称为一级 具有同一水流方向的并联膜堆称为一段
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组装形式：
可按级段组装成各种方式，增加级数可降低电渗析的总电压，增加段数 可以增加脱盐流程长度，提高脱盐率。 一般每段内的膜对数为150-200对，每台电渗析器的总膜对数不超过 400-500对。
电化学性能：
膜电阻：离子交换膜的导电性能，常用单位面积的膜电阻来表示，也称为面电阻。 选择性：阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。 选择性的强弱用选择透过率表示。（见书上公式5-1）
化学性能：
化学稳定性：耐酸碱，温度，氧化，有机物污染等。 交换容量：与离子交换相同。
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• ③水的渗透
• 水的渗透压作用，水由淡水室向浓水室渗透
• ④水的电渗透
• 水合离子，其迁移过程必然携带一定数量的水分子迁移
• ⑤水的电离
• 电流密度与液体流速不匹配，电解质离子未能及时补充 到膜的表面，而造成膜的淡水侧发生水的电离。
次要过程均会影响电渗析的除盐或浓缩效率，增加电耗。设计中，应选择理想的 离子交换膜和最佳的操作条件，设法消除或改善这些不利影响。
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电渗析装置示意动画
1.5 电渗析器装置与组装
• 主要部件 • 离子交换膜：组装前膜预处理，操作溶液浸泡24-48小时，停运时充满溶液 • 隔板：膜的支撑体，保持膜间距，水流通道；浓、淡室隔开 • 电极：要求耐腐蚀、导电性能好 • 夹紧装置：把极区和膜堆组成不漏水的电渗析器整体
离出电解质组分的一种电化学分离过程。是以直流电能为动力， 利用离子交换膜的选择透过性，将水中溶质分离出来的一种膜 分离方法。
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• 离子交换膜是电渗析器的核心部件，是一种 膜状的离子交换树脂。但必须指出，在电渗
析中使用的离子交换膜，实际上并不是起离
子交换作用，而是起离子选择透过作用，更 确切地应称为离子选择性透过膜。
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1.6 电渗析器组装：
• 几个术语：
• 膜对：由1张阳膜、1张淡水隔板， 1张阴膜、1张浓水隔板按一定顺序组成 的电渗析器膜堆的最小脱盐单元
• 膜堆：若干模对的集合体 • 级：电渗析器中一对电极之间所包含的膜堆称为一级，一台电渗析器的电
极对数就是这台电渗析器的级数 • 段：电渗析器中淡水水流方向相同的膜堆称为一段 • 台：用锁紧装置将电渗析器各部件锁紧成一整体称为一台电渗析器 • 系列：将多台电渗析器串联起来成为一脱盐整体称为一系列