吴 敏

(湖州市环境监测中心站，浙江 湖州 313000)

膜分离技术是去除水中溶解物质的重要方法之一。膜分离法具有一般温度下可操作﹑没有相的变化﹑设备可工厂化生产﹑容易操作等优点。电渗析是其中的一种。它是在直流电场的作用下，利用阴﹑阳离子交换膜对溶液中阴﹑阳离子的选择透过性(阳膜只允许阳离子通过而把阴离子截留下来;阴膜只允许阴离子通过而把阳离子截留下来)，而使溶液中溶质与水分离的一种物理化学过程。

电渗析主要用于水的淡化﹑除盐。海水和苦咸水(盐度小于10g/)的淡化是电渗析最主要的用途。它也可作为离子交换法制取纯水的预处理，使离子交换柱的生产能力提高，延长交换周期，节省再生剂的用量，操作简便。电渗析也用于废水中离子杂质的分离和回收。

电渗析过程是膜体上活性基团所吸附的离子在直流电场作用下通过相互接触的活性基团或它们之间的溶液不停地定向传递迁移，直到透过膜体进入浓室为止。因为电极间的电阻一定，当电极两端所加的电压越大，通过溶液的电流就越大，在单位时间内就有更多的阴阳离子通过离子交换膜。淡室的出水中离子含量就越少，浓室的出水中离子含量就越多。可通过对自来水脱盐处理，用电导率仪或盐度计测定进水﹑出水(极室水﹑浓室水﹑淡室水)离子浓度变化来研究。

1 方法与材料

1.1 材料。自来水。

1.2 仪器。电渗析器，盐度计，电导率仪。本电渗析实验装置由电源整流器﹑进水调节部分和交换膜组件部分构成。电源整流器将220V 交流电转换成直流电，输出电压根据要求在0 ～50V 范围内调整。水量调节器由压力表和流量计构成，压力表主要指示电渗析器进水压力，一般不要超过2kg/cm2，否则将影响电渗析器的正常工作。交换膜组件部分采用钛电极作为正﹑负电极，用40 对交换膜(一张阳膜和一张阴膜为一对)分多段串联，以提高脱盐效率。出水管有三根，一根为极水管(始终不变)，一根为浓水管，一根为淡水管，这三根出水管的出水性质随直流电源的极性改变而改变。

1.3 方法。通电前先取30ml 左右自来水测电导率和盐度。打开进水阀门，进水稳定后，打开整流开关和A 相极性开关，电源指示灯亮，调节输出电压为40V。调节进水阀门至压力为2.8kg/cm2，流量为0.5L/h，稳定一段时间后，分别取其淡室出水﹑浓室出水和极室出水各适量测定盐度和电导率。再将输出电压分别调节至30V ﹑20V，稳定一段时间后，同样分别取其淡室出水﹑浓室出水和极室出水各适量测定盐度和电导率。当以上实验完成后，将输出电压调至0，打开B 极性开关，此时直流电源控制器的输出极性与刚才相反，电渗析反应器中的离子迁移方向也随之相反;原来的淡室出水变为浓室出水，浓室出水变为淡室出水。调节输出电压分别为20V ﹑30V﹑40V，稳定一段时间后，分别取其淡室出水﹑浓室出水和极室出水各适量测定盐度和电导率。

2 结果与分析

2.1 不同电压对各室出水盐度的影响

实验结果表明(图1 和图2):在不同的电压下，极室出水的盐度在A 相和B 相时都和原水的盐度差不多;浓室出水的盐度在A 相和B 相几乎都比原水的盐度大很多，但没有呈现出与电压的正或负相关性。淡室出水的盐度在A 相和B 相几乎都比原水的盐度小很多，但也没有呈现出与电压的正或负相关性。

2.2 不同电压对各室出水电导变化率的影响

实验结果表明(图3 和图4):除了在B 相﹑电压为20V 时，极室出水的电导率和原水的电导率相差很多外，在其它情况下，在不同的电压下，极室出水的电导率在A 相和B 相时都和原水的电导率差不多;在不同的电压下，浓室出水的电导率在A 相和B 相时都比原水的电导率大很多，但没有呈现出与电压的正或负相关性;在不同的电压下，淡室出水的电导率在A 相和B相时都比原水的电导率小很多，淡室出水的电导变化率在A 相时呈现出与电压正相关，在B 相时呈现出与电压负相关。

3 结论与讨论

按理电极间的电阻一定，当电极两端所加的电压越大，通过溶液的电流就越大，在单位时间内就有更多的阴阳离子通过离子交换膜;淡室的出水中离子含量就越少，离子浓度与电压呈负相关;浓室的出水中离子含量就越多，离子浓度与电压呈正相关。结果只有在B 相时的淡水出水的电导变化率符合上述推理。可能是每次电压改变后，开始取样时间的差异以及取样过程中取样时间的长短导致了有时阴﹑阳离子通过离子交换膜的速率还没有达到该电压下应有的速率。至于在A相时，电导变化率(见图3)出现:40V 电压下的浓室出水电导变化率下降，淡室出水电导变化率上升，可能是因为电渗析仪刚打开(起始时电压先调为40V，然后30V ﹑20V)，稳定时间还不够长。

［1］蒋展鹏主编. 环境工程学［M］. 北京:高等教育出版社，2005，6，154 -158.