电渗析工作原理及应用场景简介

电渗析是在直流电场作用下，溶液中的带电离子选择性地通过离子交换膜的过程。主要用于溶液中电解质的分离。电渗析工作原理见图7-1。

图7-1　电渗析工作原理示意图

流程说明：在淡化室中通入含盐水，接上电源，溶液中带正电荷的阳离子在电场的作用下向阴极方向移动到阳膜，受到膜上带负电荷基团的异性相吸引作用而穿过膜，进入右侧的浓缩室。带负电荷的阴离子向阳极方向移动到阴膜，受到膜上带正电荷基团的异性相吸引作用而穿过膜，进入左侧的浓缩室。淡化室盐水中的氯化钠被不断除去，得到淡水，氯化钠在浓缩室中浓集。

电渗析过程除所希望的反离子迁移外，还可能发生如图7-2所示的其他迁移过程。

图7-2　电渗析工作时发生的各种过程(www.xing528.com)

（1）同名离子迁移。同名离子指与膜的固定活性基所带电荷相同的离子。根据唐南（Donnan）平衡理论，离子交换膜的选择透过性不可能达到100%，再加上膜外溶液浓度过高的影响，在阳膜中也会进入个别阴离子，阴膜中也会进入个别阳离子，从而发生同名离子迁移。

（2）电解质的浓差扩散。也称为渗析，指电解质离子透过膜的现象。由于膜两侧溶液浓度不同，受浓度差的推动作用，电解质由浓水室向淡水室扩散，其扩散速度随两室浓度差的提高而增加。

（3）水的渗透。淡水室的水，由于渗透压的作用向浓缩室渗透，渗透量随浓度差的提高而增加。

（4）水的电渗透。反离子和同名离子实际上都是水合离子，由于离子的水合作用，在反离子和同名离子迁移的同时，将携带一定数量的水分子迁移。

（5）压差渗漏。溶液透过膜的现象。当膜的两侧存在压差时，溶液由压力大的一侧向压力小的一侧渗漏。因此在操作中，应使膜两侧压力趋向平衡，以减小压差渗漏损失。

（6）水的解离。也称为极化。是指在一定电压作用下，溶液中离子未能及时补充到膜表面时，膜表面的水分子解离成H+和OH-的现象。当中性的水解离成H+和OH-以后，它们会透过膜发生迁移，从而扰乱浓、淡水流的中性性质。这是电渗析装置的非正常运行方式，应尽力避免。