電滲析過程是電化學過程和滲析擴散過程的結合;在外加直流電場的驅動下,利用離子交換膜的選擇透過性(即陽離子可以透過陽離子交換膜,陰離子可以透過陰離子交換膜),陰、陽離子分別向陽極和陰極移動。離子遷移過程中,若膜的固定電荷與離子的電荷相反,則離子可以通過;如果它們的電荷相同,則離子被排斥,從而實現(xiàn)溶液淡化、濃縮、精制或純化等目的。
電滲析可以說是一種除鹽技術,因為各種不同的水(包括天然水、自來水、工業(yè)廢水)中都有一定量的鹽分,而組成這些鹽的陰、陽離子在直流電場的作用下會分別向相反方向的電極移動。如果在一個電滲析器中插入陰、陽離子交換膜各一個,由于離子交換膜具有選擇透過性,即陽離子交換膜只允許陽離子自由通過,陰離子交換膜只允許陰離子以通過,這樣在兩個膜的中間隔室中,鹽的濃度就會因為離子的定向遷移而降低,而靠近電極的兩個隔室則分別為陰、陽離子的濃縮室,最后在中間的淡化室內達到脫鹽的目的。
影響電流效率的因素很多,包括離子交換膜的性能、電滲析器的設計水平與應用條件等方面?,F(xiàn)簡單敘述如下:
(1)電滲析器本體設計不合理,造成漏液、濃淡水互漏和漏電。
從結構上講,主要由布水槽區(qū)引起。其影響程度取決于漏液的數(shù)量級和濃度,或者說濃、淡水濃度比。對于一般低含鹽量的苦咸水脫鹽系統(tǒng),由于濃、淡水濃度比較小,并且采用一次連續(xù)式脫鹽流程,對電流效率的影響不大,往往被人們所忽視。但對循環(huán)式脫鹽流程,以及濃、淡水濃度較大的脫鹽系統(tǒng),濃、淡水水流反復通過布水槽區(qū),其對電流效率的影響是明顯的。從式(7-5)不難看出,當?shù)┤霛馑畷r,Q值減小,反之濃水漏入淡水時,脫鹽量下降,這都將導致電流效率下降。
(2)系統(tǒng)設計不佳,操作工藝參數(shù)不合理
預處理設施不完善,造成膜污染或中毒,導致膜的物理化學性能下降,膜電阻增加,選擇透過性和脫鹽率下降,電流效率下降。另外,操作電流過高,超過極限電流,不僅造成水解離增加額外能耗,而且解離后的OH-離子遷移至濃水室,在膜內和膜面上形成極化結垢,再次造成電流效率下降。
(3)電滲水遷移的影響
電解質溶液中帶電荷離子和偶極水分子相互吸引形成水合離子。在電滲析過程中,水分子隨水合離子一起進入濃水室,引起大家所熟悉的“電滲析逃水”。