有關(guān)電滲析技術(shù)的原理與操作
2.檢查電源接線、電源相、穩(wěn)壓水泵、酸泵、極水泵、電滲析器、計(jì)量?jī)x表等是否正常。
3.檢查各水池水位及池中是否有硬質(zhì)雜物落進(jìn)，檢查各閥門的啟閉狀態(tài)是否正確，對(duì)管路系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，防止鐵質(zhì)物、泥沙等帶進(jìn)電滲析器中。
4.關(guān)閉電滲析進(jìn)水總閥及流量計(jì)前的濃、淡、極水的進(jìn)水閥門，打開濃、淡、極水管或電滲析本體的排氣閥。
5.開啟穩(wěn)壓水泵入口閥門、電滲析器濃、淡水排污閥門和極水泵入口閥門。當(dāng)極水確定為密閉循環(huán)時(shí)，應(yīng)開啟極水箱回水總閥門和每臺(tái)電滲析器的極水出口閥門。
6.當(dāng)穩(wěn)壓水箱水位高于1米時(shí)，打開水泵回流閥，開啟穩(wěn)壓水泵，緩慢開啟出口閥門。
7.啟動(dòng)極水泵，開啟水泵出口閥門。
8.緩慢開啟濃、淡水倒進(jìn)水閥門，注意始終保持極水壓力與波、淡水壓力相適應(yīng)，并使極水壓力低于濃、淡水壓力0.01MPa～0.02MPa，當(dāng)濃、淡、極水壓力升到0.05MPa～O.1MPa且穩(wěn)定到一定流量時(shí)，待空氣排盡后，關(guān)閉排氣閥。
9.在流量和壓力穩(wěn)定的情況下，合上硅整流直流倒向開關(guān)，控硅整流“啟動(dòng)”按鈕，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)“調(diào)壓旋鈕”，使電壓緩慢升至與預(yù)定流量相適應(yīng)的電壓范圍。
10.當(dāng)?shù)|(zhì)合格后，開啟淡水回收閥門，關(guān)閉淡水排污閥門，開始正常運(yùn)行。
11.電滲析開始運(yùn)行時(shí)，要先通水后供電，停止運(yùn)行時(shí)，要先斷電后停水，嚴(yán)禁停水不停電。
12.開始和停止運(yùn)行時(shí)，要盡量做到同時(shí)開啟和關(guān)閉淡水、濃水和極水的閥門，以免水壓突然變化產(chǎn)生水錘現(xiàn)象(水壓沖擊)。
13.嚴(yán)格控制電滲析器在極限電流下運(yùn)行。
14.電滲析器運(yùn)行的最大承受壓力不得超過0.3MPa.
15.運(yùn)行中，不得用手或身體接觸電滲析膜堆，防止觸電。
16.膜堆上禁止放置金屬物件，以防產(chǎn)生短路。
17.當(dāng)電滲析停水時(shí)，應(yīng)交替著慢慢關(guān)閉濃、淡、極水進(jìn)水閥門，嚴(yán)禁猛關(guān)或只關(guān)濃水、不關(guān)淡水或只關(guān)濃、淡水而不關(guān)極水。如果有兩臺(tái)以上電滲析器同時(shí)運(yùn)行，當(dāng)停止其中一臺(tái)時(shí)，還應(yīng)照顧到其他電滲析器的壓力和流量變化。
18.當(dāng)停止電滲析運(yùn)行時(shí)，先全開淡水倒排污閥門，再關(guān)閉回收水閥門。
19.水泵停用前，先緩慢關(guān)閉電滲析器進(jìn)水總閥，同時(shí)交替緩慢關(guān)閉濃、淡、極水進(jìn)水閥。停泵后將回流閥及時(shí)關(guān)閉，防止水泵進(jìn)氣。
20.工作后必須檢查、清掃設(shè)備，做好日常保養(yǎng)工作，并將各操作開關(guān)置于零位，斷開電源開關(guān)，達(dá)到整齊、清潔、安全。
日常保養(yǎng)：
1.班前：
(1)認(rèn)真聽取交班人員介紹設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備查看設(shè)備交接班、水質(zhì)化驗(yàn)記錄。
(2)檢查電源接線、電源柜、穩(wěn)壓水泵、酸泵、極水泵、電滲析器、計(jì)量?jī)x表等是否正常，三相電壓是否平衡。
(3)檢查各水池水位及地中是否有硬質(zhì)雜物落進(jìn)，對(duì)管路系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，防止鐵質(zhì)物、泥沙等帶進(jìn)電滲析器中。
2.班中：
(1)每1～2h檢查、記錄一次電壓、電流、極向、水壓、流量、淡水水質(zhì)，巡視檢查電滲析器有無漏水滋墊等缺陷，以及配電系統(tǒng)、電機(jī)、泵等有無異常。發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。
(2)視水質(zhì)情況，每2h～8h倒換一次電極極性。
(3)根據(jù)原水硬度嚴(yán)格控制極限電流。
(4)運(yùn)行中應(yīng)維持流量穩(wěn)定及電壓和電流相適應(yīng)，并保持極水壓力低于濃、淡水壓力0.01MPa～0.02MPa。
(5)啟動(dòng)和倒換電極時(shí)，升電壓速度要緩慢，避免因電壓升高過快而損壞設(shè)備。為此，應(yīng)控制開電壓時(shí)的啟動(dòng)電流不超過20安培。
3.班后：
(1)填寫好各種記錄，認(rèn)真向接班人員介紹設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況。
(2)如需停止運(yùn)行，應(yīng)在停運(yùn)前倒換一次電極，通電沖洗10min左右，然后再斷電停運(yùn)，或停電后通水2min～3min，保持膜面濕潤(rùn)，并沖掉水流通道內(nèi)的污物及沉淀。
(3)短期停運(yùn)時(shí)，電滲析器內(nèi)的水不應(yīng)放空，以保持膜的濕潤(rùn)。
(4)將電滲析器準(zhǔn)整流電源關(guān)閉，并關(guān)閉總電源。
(5)清理場(chǎng)地和設(shè)備，整理化驗(yàn)儀器、用品。
定期保養(yǎng)
1.電滲析器運(yùn)行30天(也可視結(jié)垢情況而定)要進(jìn)行酸洗，酸洗液一般用鹽酸，濃度不超過3%。原水硬度高，可采用正、反兩個(gè)方向進(jìn)酸，分別酸洗。酸洗結(jié)束，可投入運(yùn)行。淡、濃、極水三個(gè)系統(tǒng)應(yīng)同時(shí)清洗。如膜上結(jié)垢不多時(shí)，也可減少膜的清洗次數(shù)，單獨(dú)清洗電極室。
2.電滲析器運(yùn)行7～15天，需進(jìn)行反沖洗，反沖洗由電滲析器出口方向進(jìn)水，從進(jìn)口方向排水。
3.電滲析器運(yùn)行3～6個(gè)月，要全部拆卸開，徹底清除水垢和污泥。各水箱及附屬設(shè)備也應(yīng)同時(shí)清洗、檢查，其中過濾器1～3個(gè)月清洗一次。
4.操作人員要參與定期對(duì)電滲析的進(jìn)、出水進(jìn)行的水質(zhì)全分析，并認(rèn)真記入水質(zhì)化驗(yàn)全分析表。
頻繁倒極電滲析優(yōu)點(diǎn)
(1)由于極性倒換頻繁，破壞極化層2～4次，因而防止極化結(jié)垢的效果顯著提高，對(duì)防止碳酸鈣結(jié)垢的效果也很好。在有化學(xué)藥劑添加，濃水中硫酸鈣的濃度達(dá)到飽和值的175％時(shí)，尚可不在電滲析器內(nèi)結(jié)垢。
(2)由于排放濃水的濃度提高了，電滲析的水回收率可以達(dá)到80％以上。如果向濃水系統(tǒng)中投加化學(xué)藥劑，如六偏磷酸鈉等阻垢劑，可使水的回收率提高到90％以上。
(3)由于倒極頻繁，水中帶電荷的膠體和細(xì)菌膠團(tuán)的運(yùn)動(dòng)方向也頻繁變換，從而減輕了黏泥性物質(zhì)在膜面上的附著和積累。
(4)由于倒極頻繁，電極極性和淡水出口閥門的切換均采用全部自動(dòng)控制，減少了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
電滲析運(yùn)轉(zhuǎn)管理中防止與消除結(jié)垢的方法
(1)控制極限電流：控制工作電流不超過極限電流可以預(yù)防水垢的產(chǎn)生。一般選取極限電流的70～90％為工作電流。電滲析器的極限電流常采用電壓一電流極化曲線確定。
(2)倒換電極定時(shí)倒換電極的極性，實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備隨之淡室和濃室交替變換，使得陰膜上的水垢處于時(shí)而析出、時(shí)而溶解，時(shí)而在陰膜的這一面、時(shí)而在陰膜的那一面的不穩(wěn)定狀態(tài)，從而減輕了水垢的積累。
(3)定期酸洗結(jié)在陰膜上的碳酸鈣水垢，在電滲析器不解體的情況下，可用1％～2％的稀鹽酸進(jìn)行酸洗。‘酸洗周期根據(jù)結(jié)垢情況確定，一般為1～4周。
(4)濃水加酸 由于CaCO3和Mg(OH)2的溶度積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于CaSO4和CaCl2、MgCl2，采用濃水加酸的辦法，使碳酸鹽硬度轉(zhuǎn)變成非碳酸鹽硬度，可防止碳酸鹽硬度水垢的產(chǎn)生，同時(shí)防止Mg(OH)2的析出。一般投加鹽酸和硫酸，將濃水的pH值調(diào)整到4～6為宜。采用濃水加酸的辦法還有利于實(shí)現(xiàn)濃水循環(huán)，可把水的利用率提高到90％以上。
(5)預(yù)軟化 原水進(jìn)人電滲析器之前預(yù)先軟化，以去除原水中的鈣、鎂離子，消除結(jié)垢的內(nèi)因。
(6)解體清洗每半年或一年把電滲析器完全拆散，解體清洗一次。將膜和隔板進(jìn)行機(jī)械清刷和化學(xué)酸洗。
電滲析運(yùn)行管理過程中濃水循環(huán)應(yīng)注意哪些問題?
應(yīng)用電滲析器淡化水，要排掉一部分濃水和極水，如果極水和濃水全部由原水供給，就增加了前處理設(shè)備的負(fù)擔(dān)和水處理費(fèi)用。一般采用減少濃水流量，濃水另作他用，從濃水中回收淡水和濃水循環(huán)等方法來提高原水的利用率。濃水循環(huán)有動(dòng)力消耗小，耗電量減少等優(yōu)點(diǎn)，但是設(shè)備增加，操作管理麻煩，尤其是隨著濃縮程度的增高，帶來了結(jié)垢增加，電流效率降低等問題。在濃水循環(huán)中應(yīng)注意：
(1)硫酸鈣沉淀硫酸鈣沉淀不易清除，所以采用的濃縮倍率不應(yīng)使?jié)馑械牧蛩徕}的離子積超過其濃度積所確定的數(shù)值。超過此值時(shí)，應(yīng)降低濃縮倍率或投加隱蔽劑如六偏磷酸鈉等。
(2)水垢沉淀濃水循環(huán)使得濃水的離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)大為增高，從而增加碳酸鹽水垢沉淀的可能性，為了防止這種沉淀，通常采用在濃水系統(tǒng)中加酸的辦法使沉淀物溶解，國(guó)內(nèi)一般加鹽酸，使?jié)馑?span>pH值在3～4之間，pH值小于3，電流效率將明顯降低。國(guó)外在濃水循環(huán)系統(tǒng)中則經(jīng)常加硫酸，使?jié)馑?/span>pH值維持在4～6之間。
(3)濃縮倍率濃水循環(huán)工藝的關(guān)鍵是正確控制濃縮倍率即濃水濃度與原水濃度之比。隨著濃水濃度的增高，濃水和淡水之間的濃度差增大了，膜的選擇透過性降低，鹽的反擴(kuò)散和水的電滲透增長(zhǎng)，亦即電流效率下降，除鹽率降低，甚至?xí)斐沙恋怼Ｓ绊憹饪s比的因素很多，如原水含鹽量，水的離子組分，pH值及離子交換膜的性能等。含鹽量高、硬度、堿度較高的原水，濃縮倍率要控制得低一些，對(duì)于不同的原水水質(zhì)和膜，應(yīng)當(dāng)通過試驗(yàn)確定。
如何選定電滲析的電流?
在電滲析器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)，應(yīng)考慮防止產(chǎn)生極化和有效地清除水垢等問題，合理選擇電滲析工作電流密度，可有效防止產(chǎn)生極化使電流效率降低和造成結(jié)垢。原則上工作電流應(yīng)當(dāng)?shù)陀跇O限電流。工作電流的選擇還應(yīng)當(dāng)結(jié)合原水的含鹽量，離子的組分，流速和溫度等情況，如原水為碳酸鹽型水質(zhì)，則可選擇較高的工作電流。實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備溫度對(duì)電滲析器的性能有著重要影響，溫度升高，水中離子遷移速度增大，膜和溶液的電阻降低，都會(huì)使設(shè)備除鹽量增大，除鹽率增加，淡水水質(zhì)提高。實(shí)踐證明，水溫在40℃以內(nèi)溫度每升高1℃，電滲析器的脫鹽率大約可提高1％。因此如有條件時(shí)，可利用廢熱適當(dāng)提高水溫，以提高出水水質(zhì)和水量。為了使電滲析器安全運(yùn)行，并不使運(yùn)行效果太差，進(jìn)水溫度應(yīng)在5～40℃范圍內(nèi)。 一般來說，原水含鹽量高，可以選用較大的電流密度。在除鹽量、水質(zhì)要求一定的情況下，采用較大的電流密度，可以減小電滲析器，降低造價(jià)，但日常運(yùn)行電費(fèi)增加。采用較小的電流密度，日常運(yùn)行電費(fèi)降低了，但須選用較大的電滲析器，造價(jià)增大。使造價(jià)和日常運(yùn)行電費(fèi)之和最小的電流密度稱為經(jīng)濟(jì)電流密度(或稱最佳電流密度)，極限電流密度和經(jīng)濟(jì)電流密度二者不一定相等，如不等，應(yīng)選取較低的值。
衡量電滲析離子交換膜性能的指標(biāo)有哪些?
電滲析法的關(guān)鍵在于電滲析器的性能，而電滲析器性能的關(guān)鍵又取決于離子交換膜的性能。離子交換膜性能的具體衡量指標(biāo)有以下幾方面。
(1)膜的選擇透過性指標(biāo)：膜的選擇透過性是離子交換膜最重要的性能，可用遷移數(shù)和膜電壓來表征膜的選擇透過性。極端情況下，理想膜只允許反離子通過，不允許同離子通過，即此時(shí)反離子的遷移數(shù)為1，同離子的遷移數(shù)為零。因此可用遷移數(shù)定量地表示膜的選擇透過性。用離子交換膜分隔兩種濃度不同的電解質(zhì)溶液，橫跨膜的電壓差就是膜電壓。膜電壓的大小取決于膜的離子選擇透過性和膜兩側(cè)溶液的濃度差。因此，在一定的濃差及溫度下，可以用膜電壓表征膜的選擇透過性。
(2)交換容量：指單位膜樣品中所含活性基團(tuán)的數(shù)量。通常以單位干重(g)的膜所含可交換離子的物質(zhì)的量(mmol)表示。膜的選擇透過性及導(dǎo)電性能均與膜的交換容量大小相關(guān)。膜的交換容量一般在1～3mmol／g干膜。
(3)導(dǎo)電性：膜的導(dǎo)電性可以用電阻率、電導(dǎo)率或面電阻表示。面電阻是指單位膜面積所具有的電阻。完全干燥的膜基本不導(dǎo)電，膜的導(dǎo)電性能是由含水膜中的電解質(zhì)溶液實(shí)現(xiàn)的，因此膜的導(dǎo)電性與溶液及膜中的離子種類、濃度以及溶液溫度、膜自身的特性等相關(guān)，通常要求膜的導(dǎo)電能力應(yīng)大于溶液的導(dǎo)電能力。
(4)含水率它表示濕膜中所含水的百分?jǐn)?shù)(可以單位質(zhì)量干膜或濕膜計(jì))。含水率與膜的活性基團(tuán)數(shù)量、交聯(lián)度以及電解質(zhì)溶液的離子種類、平衡濃度相關(guān)。其數(shù)值通常在30～50％范圍。
(5)厚度：膜的厚度與膜電阻和機(jī)械強(qiáng)度相關(guān)。在保證一定機(jī)械強(qiáng)度的前提下，膜越薄，其電阻就越小，導(dǎo)電性能也就越好。通常異相膜的厚度約1mm，均相膜厚度約0.2～0.6mm，最薄的為0.015mm。
(6)破裂強(qiáng)度：膜在實(shí)際應(yīng)用中所能承受的最大垂直壓力。破裂強(qiáng)度是衡量膜的機(jī)械強(qiáng)度的重要指標(biāo)之一。在電滲析器操作中，膜兩側(cè)所受到的流體壓力不可能相等，因此膜必須具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以免因膜的破裂造成濃室和淡室貫通而使電滲析器無法運(yùn)行。國(guó)產(chǎn)膜的破裂強(qiáng)度為0.3～1.0MPa。
電滲析離子交換膜濃差極化現(xiàn)象的危害
離子交換膜濃差極化現(xiàn)象是指電滲析陰膜或陽(yáng)膜中離子遷移速率大于溶液中同種離子遷移速率，當(dāng)電流提高到相當(dāng)程度時(shí)，在膜表面出現(xiàn)該離子濃度趨向于零，此時(shí)水會(huì)電離產(chǎn)生H+和OH-參與傳導(dǎo)電流，以補(bǔ)充離子不足的現(xiàn)象。
極化的危害：陰膜發(fā)生極化時(shí)，OH-和CO2； 實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備在電場(chǎng)作用下，透過陰膜遷移到濃水室，使?jié)馑?/span>pH值升高，OH-和CO2可以與滯留在濃水室的Mg2+、Ca2+生成Mg(OH)2和Ca(OH)2等沉淀，沉淀堵塞水流通道，使膜有效面積減少，影響水質(zhì)，并增加耗電量和降低電滲析器使用壽命。同時(shí)淡水室pH值減小，膜一邊呈堿性另一邊呈酸性，也影響膜壽命。陽(yáng)膜淡化室一側(cè)極化時(shí)，由于陽(yáng)膜只允許H+通過，它遷移至濃水室，結(jié)果使?jié)馑?/span>pH值減低，而淡化室pH值升高，由于淡化室無鈣鎂離子，因此無沉淀結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)，但陽(yáng)膜兩邊一邊酸性一邊堿性，膜壽命也受影響。
電滲析器的基本構(gòu)成有哪些?
電滲析器由膜堆、極區(qū)和夾緊裝置三部分組成。另外有輔助設(shè)備，整流器電源、水泵、流量計(jì)、過濾器、水箱和儀器儀表等。膜堆包括若干膜對(duì)(一陽(yáng)膜一陰膜)和隔板組成，隔板上有水道、進(jìn)出水道。極區(qū)包括電極、集水框和保護(hù)室。夾緊裝置由蓋板和螺桿組成。
電滲析器常由幾十到幾百個(gè)膜堆組成，又分多級(jí)多段，其定義如下。 級(jí)：一對(duì)正負(fù)電極問的膜堆稱為一級(jí)通道。膜堆包括若干對(duì)陽(yáng)、陰膜，膜之間有隔板，有水通道。段：具有同一水流方向的兩組或兩組以上并聯(lián)(指水流并聯(lián))膜堆稱一段。
分級(jí)的原因：降低工作電壓，因電極間膜對(duì)多時(shí)電壓差大，所以理論上一對(duì)電極間可設(shè)置無數(shù)對(duì)膜，實(shí)際操作時(shí)為控制電壓不要太高，膜堆只有一定數(shù)目。
分段的原因：加長(zhǎng)水的流程長(zhǎng)度，提高水純度，即提高水質(zhì)。
電極：設(shè)在膜堆兩端，要求耐腐蝕，導(dǎo)電性能好，機(jī)械性能好，化學(xué)穩(wěn)定性好，可用石墨、炭板、惰性貴金屬、鈦、鐵、鉛、不銹鋼等為電極。現(xiàn)在常用鐵上鍍釕作陽(yáng)電極，稱永久電極，其壽命長(zhǎng)，耐腐蝕、但價(jià)格高。鉛、不銹鋼較便宜，但耐久性差。陰極常用不銹鋼。
電滲析在污水處理方面的應(yīng)用
電滲析在治理廢水方面的應(yīng)用可歸納為以下三個(gè)方面。
(1)作為離子交換工藝的預(yù)除鹽處理，可大大降低離子交換的除鹽負(fù)荷，擴(kuò)展離子交換對(duì)原水的適應(yīng)范圍，大幅度減少離子交換再生時(shí)廢酸、廢堿或廢鹽的排放量，一般可減少90％，甚至更多。在某些情況下，電滲析可以完全取代離子交換，直接制取初級(jí)純水。
(2)將廢水中有用的電解質(zhì)進(jìn)行濃縮、回收，并再利用。如電鍍含鎳廢水的回收與再利用等。
(3)改革原有工藝，采用電滲析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。如采用電滲析法制取初級(jí)純水或軟化水代替離子交換法，以消除再生廢液的產(chǎn)生；實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備采用樹脂電滲析法制取高純水，取消樹脂的化學(xué)再生；采用離子交換膜擴(kuò)散滲析法，從鋼鐵清洗廢液中回收酸等。
采用電滲析處理廢水目前處于探索應(yīng)用階段。在采用電滲析法處理廢水時(shí)，應(yīng)注意根據(jù)廢水的性質(zhì)選擇合適的離子交換膜和電滲析器的結(jié)構(gòu)，同時(shí)應(yīng)對(duì)進(jìn)入電滲析器的廢水進(jìn)行必要的預(yù)處理。電滲析設(shè)備的工藝技術(shù)及應(yīng)用操作流程
電滲析技術(shù)的三大特點(diǎn)
1.預(yù)處理簡(jiǎn)便，設(shè)備經(jīng)久耐用;
2.工藝過程潔凈，藥劑耗量少，污染環(huán)境小;
3.過程無相變，僅用電能來遷移水中的離子，在一定的含鹽量條件下，電滲析被認(rèn)為是能耗較少的技術(shù)。
電滲析設(shè)備的工藝流程
1.苦咸水淡化、地下水除氟
原水→101過濾器→精密過濾器→電滲析裝置→中空纖維超濾器→紫外線殺菌器→成品水
2.飲用純凈水、太空水生產(chǎn)
原水→機(jī)械過濾器→活性炭過濾器→精密過濾器→電滲析裝置→陽(yáng)離子交換器→陰離子交換器→混合離子交換器→中空纖維超濾器→紫外線殺菌器→臭氧滅菌裝置→成品水
3.制藥行業(yè)針劑制備、大輸液制備用水
原水→活性炭過濾器→精密過濾器→電滲析裝置→陽(yáng)離子交換器→陰離子交換器→混合離子交換器→多效蒸餾水機(jī)→成品水
4.化肥、機(jī)械行業(yè)用水
原水→機(jī)械過濾器→精密過濾器→電滲析裝置→陽(yáng)離子交換器→脫氣塔→陰離子交換器→成品水. 純水設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備，無錫純水設(shè)備,無錫水處理設(shè)備，無錫去離子水設(shè)備, 醫(yī)用GMP純化水設(shè)備。
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