利用半透膜的選擇透過(guò)性來(lái)分離不同的溶質(zhì)粒子(如離子)的方法稱為滲析。在電場(chǎng)作用下進(jìn)行滲析時(shí),溶液中的帶電的溶質(zhì)粒子(如離子)通過(guò)膜而遷移的現(xiàn)象稱為電滲析。利用電滲析進(jìn)行提純和分離物質(zhì)的技術(shù)稱為電滲析法,現(xiàn)在廣泛用于化工、輕工、冶金、造紙、醫(yī)藥工業(yè),尤以制備純水和在環(huán)境保護(hù)中處理三廢*重視,例如用于酸堿回收、電鍍廢液處理以及從工業(yè)廢水中回收有用物質(zhì)等。
電滲析過(guò)程是電化學(xué)過(guò)程和滲析擴(kuò)散過(guò)程的結(jié)合;在外加直流電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下,利用離子交換膜的選擇透過(guò)性(即陽(yáng)離子可以透過(guò)陽(yáng)離子交換膜,陰離子可以透過(guò)陰離子交換膜),陰、陽(yáng)離子分別向陽(yáng)極和陰極移動(dòng)。離子遷移過(guò)程中,若膜的固定電荷與離子的電荷相反,則離子可以通過(guò);如果它們的電荷相同,則離子被排斥,從而實(shí)現(xiàn)溶液淡化、濃縮、精制或純化等目的。
電滲析使用的半滲透膜其實(shí)是一種離子交換膜。這種離子交換膜按離子的電荷性質(zhì)可分為陽(yáng)離子交換膜(陽(yáng)膜)和陰離子交換膜(陰膜)兩種。在電解質(zhì)水溶液中,陽(yáng)膜允許陽(yáng)離子透過(guò)而排斥阻擋陰離子,陰膜允許陰離子透過(guò)而排斥阻擋陽(yáng)離子,這就是離子交換膜的選擇透過(guò)性。在電滲析過(guò)程中,離子交換膜不像離子交換樹(shù)脂那樣與水溶液中的某種離子發(fā)生交換,而只是對(duì)不同電性的離子起到選擇性透過(guò)作用,即離子交換膜不需再生。電滲析工藝的電極和膜組成的隔室稱為極室,其中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)與普通的電極反應(yīng)相同。陽(yáng)極室內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng),陽(yáng)極水呈酸性,陽(yáng)極本身容易被腐蝕。陰極室內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng),陰極水呈堿性,陰極上容易結(jié)垢。
由于新開(kāi)發(fā)的荷電膜具有更高的選擇性、更低的膜電阻、更好的熱穩(wěn)定性相化學(xué)穩(wěn)定性以及更高的機(jī)械強(qiáng)度、使電滲析過(guò)程不僅限于應(yīng)用在脫鹽方面,而且在食品、醫(yī)藥及化學(xué)工業(yè)中,電滲析過(guò)程還有許多其他的工業(yè)應(yīng)用,如工業(yè)廢水的處理,主要包括從酸液清洗金屬表面所形成的廢液中回收酸和金屬;從電鍍廢水中回收重金屬離子;從合成纖維廢水中回收硫酸鹽;從紙漿廢液中回收亞硫酸鹽等。用于食品工業(yè)中,如牛奶脫鹽制嬰兒奶粉;用于化學(xué)工業(yè)分離離子性物質(zhì)與非離子性物質(zhì);在臨床治療中電滲析可作為人工腎使用等
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