電滲析原理和性能

ED的原理和性能

近些年來，ED技術逐漸在廢水處理lingpaifang工藝中展現出dute的優勢。

ED的原理如圖1所示。

ED系統主要由電極、離子交換膜、隔板、輔助墊片等組成，并被液壓裝置壓緊在機架上。含鹽水經過循環泵進入ED膜堆，并通過隔板將鹽水分布在各個淡水室，在兩極板的強電場作用下，鹽水中的陰陽離子發生定向移動，陰離子穿過陰離子交換膜遷移到濃室，繼續遷移時受到陽離子交換膜的阻擋而停留在濃室，陽離子亦然。隨著離子的遷移，濃水室的含鹽量越來越大，淡水室的含鹽量越來越小，達到出水條件后在各自水箱中溢流排出[4]。

評價ED最直觀的性能在于淡水回收率、電流效率、脫鹽能力和使用壽命等因素。除了自然條件外，進出水流速和模式、離子含量和種類、電流密度和離子交換膜的性質等，均深深影響著ED設備的性能。

郭春禹等采用國產低含量淡化均相ED設備，考察了不同操作條件下的單程脫鹽率，研究表明，膜堆的單程脫鹽率隨著進水含鹽量、流速的增大而降低，隨著電流密度的增加而升高，脫鹽率隨水中離子種類變化順序為：NaCl > Na2SO4 > NaCl+Na2SO4 >NaCl+MgSO4 > NaHCO3 > MgSO4[5]。這為ED處理水質較雜的脫硫廢水提供了一定的經驗數據。

由于離子在離子交換膜中的傳質速率遠大于在水中，因此隨著電流密度的不斷升高，膜兩側會出現濃差極化現象，導致能耗的增加及膜破壞的可能，因此工作電流密度應在極限電流密度之下。MENG等研究表明，膜堆的最大工作電流密度應處于極限電流密度的70%～80%[6]。

離子交換膜是ED最核心的部分，幾乎決定著ED系統的性能。李麗等實驗對比了中外5家生產商制備的離子交換膜除鹽性能，結果表明，其中AGC傳質性能較好、能耗較低，應用于純鹽濃縮工藝更占優勢[7]。

王天成通過計算流體動力學方法對隔網形狀進行模擬研究，研究發現，采用菱形隔網可使進水分布更均勻，傳質更均勻，流動死區更小，從而減緩濃差極化，降低能耗[8]。

如此多的因素影響了ED膜堆的性能，無疑增加了其理論計算，限制了其實用和推廣，因此建立ED的傳質模型是非常有必要的。祝海濤等綜述了Maxwell-Stefan等6種ED傳質模型，對比了各個模型的優缺點，并提出了ED模型未來的研究方向在于采用仿真工具并結合經驗方程和系數，進一步優化ED的傳質模型[9]。