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电渗析淡化装置中传质计算

  在电渗析淡化装置中,由相邻的一张阳膜和一张阴膜,以及两膜之间的淡化室和两摸外侧的左右各半个浓绪室,构成一个电渗析单元。今以氯化钠溶液的淡化为例,分析此电渗析单元中的传质情况。


  电渗析


  电渗析时,不论是淡化液或浓缩液中,阴、阳离子的电迁移通量各为:这说明因同一离子在溶液中和在膜内的迁移数不一致,所以在溶液中和在膜内的电迁移通量也不一致。钠离子的迁移方向与电流方向一致,在阳膜淡化液侧的液内通量低于膜内通量,而在阳膜的浓缩液侧则是膜内通量高于液内通量,但两侧的电迁移通量差都是:

  

  氯离子的迁移方向与电流方向相反,在阳膜的浓缩液侧的液内通盆高于膜内通员,而在阳膜的淡化液侧则是膜内通最低于液内通且,但两侧的电迁移通最差都是:阴、阳离子在阳膜内和在液内的电迁移通量差是相等的。

  

  在正常的稳态工作时,钠离子和氮离子通过膜及其两侧的液体边界层时,遵守连续性方程。膜内与液内电迁移通盆的差值,只能由液体边界层内的浓差扩散来补偿。于是在阳膜的淡化液侧出现一个低浓区,促进钠离子和氛离子从淡化液主体向膜面传邀,在阳膜的浓缩液侧出现一个高浓区,促进钠离子和抓离子从膜面向浓缩液主体传递。铂离子的扩散传递补偿液内电迁移通里的不足,而叙离子的扩散传递形成返流以补偿膜内电迁移通盆的不足。诫差扩散的通过等于膜内与液内电迁移通是的差值,根据Fick第一走律,可以推算出边界层的浓度差:同法可以得出:由于阴、阳离子在液内和在阴膜内的迁移数不一致,阴膜侧的电迁移通量差为:在阴膜的两侧也出现浓度分布:在淡化液侧出现低浓区,在浓缩液侧出现高浓区。同样可从下式推算阴膜侧的边界层的浓度差:即淡化室和浓缩室两侧边界层的浓度差不相等。

  

  由于离子在膜内与在液内的迁移数不同,引起电迁移通且的不同,于是在膜两侧的液体边界层内出现浓度分布,以浓差扩散来补偿电迁移通且的差。这就是电渗析过程浓度极化的起因。


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