课程名称：《水质工程学I》第周，第24讲次摘要$8-3电渗析法淡化与除盐授课题目）章、节）【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，的特点。【重点】【难点】内 容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】S8-3电渗析法淡化与除盐膜分离法：反渗透，超滤和渗析法的统称。这几种方法的特点：都是利用物质的可选择透过性的膜各种膜分离法的分离对象推动力。表 22-6各种膜分离方法推动力分离对象方法浓度差离子、小分子渗析离子电修电位差超鸿压力差大分子、微粒反渗透压力差离子、小分子渗透一一膜能使溶剂（水）透过的现象称为渗透渗析一一膜能使溶质透过的现象称为渗析。一、离子交换膜及其作用机理：（一）离子交换膜：分类：阳膜：用阳离子交换树脂制成，只准阳离子通过。按选择透过性分：
课程名称：《水质工程学 I》 第 周，第 24 讲次 摘 要 授课题目）章、节） §8-3 电渗析法淡化与除盐 【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，的特点。 【重 点】 【难 点】 内 容 【本讲课程的引入】 【本讲课程的内容】 §8-3 电渗析法淡化与除盐 膜分离法：反渗透，超滤和渗析法的统称。 这几种方法的特点：都是利用物质的可选择透过性的膜。 各种膜分离法的分离对象推动力。 渗透——膜能使溶剂（水）透过的现象称为渗透。 渗析——膜能使溶质透过的现象称为渗析。 一、离子交换膜及其作用机理： （一）离子交换膜： 分类： 阳膜：用阳离子交换树脂制成，只准阳离子通过。 按选择透过性分：
阴膜：用阴离子交换树脂制成，只准阴离子通过。（异相膜：用粘合剂（或膜材料）与树脂粘合成膜并加入衬网面制成，两相不均匀。特点：价低，机械强度好，适水性大，但膜电阻大，耐热性差。按结构分类：均相膜：树脂与成膜材料均匀。特点：与异相膜相反。半均相膜：按抗腐蚀分类：人普通膜：抗氯膜：站爱技@0550SOsesos(a)拜相膜(6）均相膜表22-7国产部分高子交换膜主要性能厚度交换容量含水率膜电阻选择透过率膜的种类(n.cml)(%)(%)(mm)(mmol/g)≥40豫乙烯异相阳膜>2.88~122900.38~0.52358~15≥90聚乙好异相谢膜0.38~0.5≥1.838~40>95聚乙烯半均相阳膜2.45~60.25-0.458~10>95聚乙烯半均框阴膜2.532~350.25~0.45≥952.035<5聚乙烯均相阳膜0.325~45~6285氯醇橡胶均相阴膜0.28~0.320.8~1.21、选择透过率：离子在溶液中与在交换膜中迁移数量不相同，在理想情况下，在膜中迁移比例应等于1，但实际上达不到1。阳膜对阳离子的选择透过率（P）：
阴膜：用阴离子交换树脂制成，只准阴离子通过。 异相膜：用粘合剂（或膜材料）与树脂粘合成膜并加 入衬网面制成，两相不均匀。 特点：价低，机械强度好，适水性大，但膜电阻大， 耐热性差。 按结构分类： 均相膜：树脂与成膜材料均匀。 特点：与异相膜相反。 半均相膜： 按抗腐蚀分类： 普通膜： 抗氯膜： 1、选择透过率：离子在溶液中与在交换膜中迁移数量不相同，在理 想情况下，在膜中迁移比例应等于1，但实际上达不到1。 阳膜对阳离子的选择透过率（P+）：
i+-t×100%P1-t,公式：通电时阳离子所迁移的电量（实测电量）与所有离子迁移总电量（理论量）之比值。t一一阳离子在溶液中的迁移数。i一一阳离子在膜内的迁移数（理想膜，i应为1）分子为：实际膜条件下，阳离子在阳膜内与在溶液中的迁移数之差。分母为：理想条件下阳离子在阳膜内与在溶液中的迁移数之差。P-越大，越接近1，膜性能越好。2、膜电阻：电阻率×膜厚，单位：Q·cm2（测定）（二）离子交换膜的作用机理：膜的主要性能：离子的选择透过性，作用机理为道南（唐南Donnan）平衡理论。Z离子不可透过膜，Na；C1可自由透过膜。膜NaC1Naz(1)膜(2)Z (C)C1- (Cz-x)Na (Ci+x)Z(C)C1 (C)C1 (x)Na*(Ca-x)Na' (C.)Na'(C)初始平衡状态
100% 1 − − = + + + + t t t P 公式: 通电时阳离子所迁移的电量（实测电量）与所有离子迁移 总电量（理论量）之比值。 t+——阳离子在溶液中的迁移数。 + t ——阳离子在膜内的迁移数（理想膜， + t 应为 1） 分子为：实际膜条件下，阳离子在阳膜内与在溶液中的迁移数之差。 分母为：理想条件下阳离子在阳膜内与在溶液中的迁移数之差。 P+越大，越接近 1，膜性能越好。 2、膜电阻：电阻率×膜厚，单位：Ω·cm 2（测定） （二）离子交换膜的作用机理： 膜的主要性能：离子的选择透过性，作用机理为道南（唐南Donnan） 平衡理论。 Z 离子不可透过膜， Na+；Cl－可自由透过膜。 NaZ 膜 NaCl （1） 膜 （2 ） Z - (C1) Na+ (C1) Cl- (C2) Na+ (C2) 初始 平衡状态 Z - (C1) Na(C1+x) Cl- (x) Cl- (C2-x) Na+ (C2-x)
当体系处平衡时，膜两侧的Na和CI浓度的乘积，即扩散速率必须相等：[Na' |[cr- ] -[Na* [cr- ]1室2室据电中性法则：[N*al -[cr ][Na ] -[cr- ]+[z-]则:[Na"l[cr]-[cr-]将浓度代入：(C + x)x = (C2 -x)C,x+x2=C2 -2xC, +x2C3x=C, +2C2平衡态膜两侧[C1比值：C2C-C+2..C+CC,-xC?crxC2C, +2C2当C,>>C,时JC2C]当1室NaZ浓度非常大时，x-0，2室中的C1几乎不能透过膜来。我们把交换膜的溶液界面看成半透膜，固定于离子交换膜的活动基团（如树脂上的-SO,-）相当于Z可交换离子为Na，当膜含有相当多的活性基团时，溶液中的C1几乎不进入膜内，也即膜对离子具有选择透过性
当体系处平衡时，膜两侧的Na+和Cl-浓度的乘积,即扩散速率必须相 等: 1 1 2 2 + − + − Na Cl = Na Cl 1 室 2 室 据电中性法则： 1 1 1 + − − Na = Cl + Z 2 2 + − N a = Cl 则： 2 1 1 2 + − − Na Cl = Cl 将浓度代入: 1 2 2 2 C 2C C x + = 平衡态膜两侧[Cl- ]比值: 2 1 2 1 2 2 2 1 2 2 2 2 2 1 2 2 2 C C C C C C C C C C x C x Cl Cl + = + + − = − = − − 2 1 1 2 1 2 C C Cl Cl C C − − 当 时 当1室Na+ Z -浓度非常大时，x→0，2室中的Cl-几乎不能透过膜来。 我们把交换膜的溶液界面看成半透膜，固定于离子交换膜的活动基 团（如树脂上的-SO4 - -.）相当于Z -可交换离子为Na+，当膜含有相当 多的活性基团时，溶液中的Cl- 几乎不进入膜内，也即膜对离子具有 选择透过性。 ( ) ( ) 2 2 2 2 2 1 2 1 2 2 C x x C 2xC x C x x C x + = − + + = −
若增大C2，进入膜的C1也随着增加，→膜的选择透过性相应降低。阴离子交换膜的原理也相同。二、电渗析原理及过程（一）原理：在电场力的作用下，使阴、阳离子作相反的一定向移动，利用阴阳离子交换膜对阴阳离子的选择透过性，使阴阳离子在浓室中浓度升高，淡室中浓度降低，来制取淡水。（二）电渗析的过程：通电后：水中的阴离子向阳极方向移动，阳离子向阴极方向移动。阴膜可选择适过阴离子而阳离子不能通过：阳膜可选择适过阳离子而阴离子不能通过。含盐水含盐水er极水排山极水排！淡化水激盐水C阳股A—创膜图22-9电渗析原理示意极室中的反应：（1）阴极室进行还原反应：2H+2e→H, t形成了：Na(OH)、NaC1碱性溶液
若增大C2 ，进入膜的Cl-也随着增加，→膜的选择透过性相应降低。 阴离子交换膜的原理也相同。 二、电渗析原理及过程 （一）原理：在电场力的作用下，使阴、阳离子作相反的一定向移 动，利用阴阳离子交换膜对阴阳离子的选择透过性，使阴阳离子在 浓室中浓度升高，淡室中浓度降低，来制取淡水。 （二）电渗析的过程： 通电后：水中的阴离子向阳极方向移动， 阳离子向阴极方向移动。 阴膜可选择适过阴离子而阳离子不能通过； 阳膜可选择适过阳离子而阴离子不能通过。 极室中的反应： （1）阴极室进行还原反应： 2H+ +2e→H2↑ 形成了：Na(OH)、NaCl 碱性溶液