电渗析(Electrodialysis 简称ED)是一种较为成熟的膜分离技术,广泛应用于苦咸水淡化、纯水生产、锅炉水软化处理、化工分离、物质纯化、废水处理等领域。目前我国约有4万多台电渗析器在运行,主要用于苦咸水淡化、锅炉水软化和纯净水生产。下面主要对电渗析脱盐时膜垢和膜污染的防止与清洗进行论述。电渗析脱盐过程中不可避免地有垢物和污染物产生,按其成因,分为以下4类
(1)电极反应产生的垢物,主要沉积于电极上和极室,可能的垢物是Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaCO3、MgCO3和硫酸钙。(2)极化导致膜上形成的垢物极化使膜的浓水侧及内部形成Mg(OH)2、CaCO3、MgCO3和硫酸钙沉淀。实际操作中,由于倒极操作,膜的两侧及其内部均可能有上述沉淀形成。(3)在浓水室因过饱和形成的垢物在阴、阳膜浓水一侧,由于膜面处离子浓度大大超过溶液中离子浓度,容易造成阴、阳膜浓水侧因过饱和形成沉淀,沉淀种类随处理水质而定,可能的沉淀一般情况为CaCO3、MgCO3和硫酸钙。(4)污染物污染基本上是一种表面现象。
由于大多数天然水中含有腐殖酸盐、木质素、藻朊酸盐、藻酸盐、烷基苯磺酸酯、硅酸盐和微生物等,因此容易在阴膜表面上形成一个污染层,另外水中的其他游离悬浊物也可在阴、阳膜上形成污染。膜上形成的垢物和污染物引起膜电阻增大,隔室水流阻力升高,破坏膜结构,影响交换容量和脱盐率,使电耗增大,达到一定程度时装置不能正常运行。电极反应产生的沉淀积累到一定程度逐渐堵塞水流通道,沉积在膜上达到一定程度之后装置不能正常运行。电渗析器垢物和污染物的防止及去除方法如下所述。1.垢物和污染物的防止目的是防止垢物和污染物的形成,目前有以下几种方法。(1)防止阴极沉淀生成的方法①在电渗析器运行期间向极水中加酸,使极水的PH值控制在2?3;②在电渗析器运行期间定期倒换电极极性;③在电极和膜堆之间加保护框,以减缓阴极沉淀对膜堆的侵袭。据报道,采用频繁倒换电极极性的方法(Electrodialysis reversal简称EDR)可以较好地阻止硫酸钙沉淀的形成。美国Ionics公司EDR装置采用每小时倒换电极3?4次,可以有效防止阴极沉淀的产生,而且也有效地防止了膜堆的极化沉淀。倒极的缺点是工作时间损失大。