这是对电渗析原理最清晰的解释了！
文摘
2024-12-20 08:04
山东
天然水能够导电，是因为水中溶有各种杂质的阴、阳离子(高纯水因基本上除去了水中所有的阴阳离子，故电阻率ρ很大，难以导电)。
水中阴、阳离子的多与少，用测定水的电阻率或总含盐量表示。含盐量是水中所有阴、阳离子量之和的总称，所谓除盐或脱盐就是指除去或减少水中阴、阳离子的总量。离子交换膜电渗析除盐是脱(除)盐技术的一种，电渗析除盐的原理基于以下两个方面的基本点：(1)水中的离子是带电的当水中插入正负二个电极后，水中阴、阳离子就会在电场的作用下，发生有规律的定向运动，即阳离子向负极方向迁移，阴离子向正极方向迁移，这样就产生了水的导电现象，可见水的导电行为是由离子迁移来实现的。在电渗析器中两侧也存在正、负二个电极，使水中的阳离子向负极迁移，阴离子向正极迁移，使水获得淡化。即阳离子交换膜只能透过水中的阳离子，不能透过水中的阴离子；阴离子交换膜只能透过水中的阴离子，不能透过水中的阳离子，从而使电渗析器中形成了淡水室、浓水室和极水室，淡水室的水就是制取的脱盐水。上图中两侧分别是阳极室和阴极室，A为阴离子交换膜，即只能透过阴离子不能透过阳离子；K是阳离子交换膜，即只能透过阳离子不能透过阴离子。A、K交错排列从而形成了交错的淡水室和浓水室。从图中可见：在两侧直流电场的作用下，淡水室(又称脱盐室或稀释室)中的阳离子趋向阴极，通过阳离子交换膜K后，在浓缩室被阴离子交换膜所阻挡，留在浓缩室中；而淡水室中阴离子趋向阳极，通过阴离子交换A后，在浓缩室被阳离子交换膜所阻挡，也留在浓缩室中，于是淡水室中的电解质浓度逐渐减少，而浓缩室内的电解质浓度逐渐增加。以NaCl盐水为例，当盐水进入淡水室后(图中虚线)，Na+离子通过阳膜进入右侧浓缩室，CI-离子通过阴膜进入左侧浓缩室，使淡水室中的盐水逐渐变成淡水，而浓缩室中的盐水浓度增加。这就是电渗析除盐的基本原理。为什么离子交换膜能起“选择性透过”作用，这是因离子交换膜与离子交换树脂相似，内部有可供离子通行无阻的迂回曲折的通道。通道的长度大于膜的厚度，在通道壁上带有交换基团，阳膜带有磺酸基团-SO3-H+，此交换基团在水中离解为-SO3-和H+，-SO3-与膜内部相接，而H+扩散在水中自由行动。用此阳膜在水中形成负电场，能吸引阳离子而排斥阴离子。同样道理，阴膜带有季胺基团=N+OH-，阴膜在水中形成正电场，能吸附阴离子而排斥阳离子。假如阳膜放在食盐NaCl溶液中，在电场的作用下，带负电荷的Cl-受到阳膜微孔中负电场的排斥作用而难以透过；而带正电荷的Na+则可被微孔中的活性基团所吸附，再经过交替的解吸与吸附而通过迂回曲折的微细孔道进入膜的另一侧水中。可见，离子在膜中传递过程的本质是一种交替进行着的吸附和解吸的过程，并没有像离子交换树脂那样Na+交换了H+。这就是离子交换膜的“选择透过性”的作用原理，而离子交换膜的选择透过性是靠它们膜上的固定活性基团卡关的。可以这样认为：水中杂质离子在电场作用下的迁移是电渗析工艺的内因；离子交换膜的选择透过性是电渗析工艺的外因。
