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)量儀表等是否正常。
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)量儀表等是否正常，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，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。
(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，亦即電流效率下降，除鹽率降低，甚至?xí)斐沙恋?。影響濃縮比的因素很多，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。陽膜淡化室一側(cè)極化時(shí)，由于陽膜只允許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、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：加長水的流程長度，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電極，稱永久電極，其壽命長，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，濟(jì)南水處理設(shè)備，濟(jì)南去離子水設(shè)備。 濟(jì)南純水設(shè)備，醫(yī)用GMP純化水設(shè)備。
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