一、实验目的
（1）了解电渗析装置的构造及工作原理；
（2）掌握电渗析法除盐技术，会计算脱盐率及电流放率；
（3）通过实验加深理解电渗析除盐的工作原理。
二、实验原理
电渗析法的工作原理是在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的选择透过性（即阳膜只允许阳离子透过，阴膜只允许阴离子透过），使水中阴、阳离子做定向迁移，从而达到离子从水中分离的目的。
电渗析装置（图4－20）是由许多只允许阳离子通过的阳离子交换膜C及只允许阴离子通过的阴离子交换膜A组成的。在阴极与阳极之间将阳膜与阴膜交替排列，并用特制的隔板将两种膜隔开，隔板内有水流的通道，进入淡室的含盐水，在两端电极接通直流电源后，即开始了电渗析过程，水中阳离子不断透过阳膜向阴极方向迁移，阴离子不断透过阴膜向阳极方向迁移，结果是含盐水逐渐变成淡化水。而进入浓室的含盐水由于阳离子在向阴极方向迁移中不能透过阴膜，阴离子在向阳极方向迁移中不能透过阳膜，于是，含盐水中不断增加由邻近淡室迁移透过的离子而变成浓盐水。这样，在电渗析装置中，就形成了淡水和浓水两个系统。与此同时，在电极和溶液的界面上，通过氧化还原反应，发生电子与离子之间的转换，即电极反应。以食盐水溶液为例，
图4－20 电渗析原理示意图
阴极还原反应为：
阳极氧化反应为：
所以，在阴极不断排出氢气，在阳极则不断排出氧气或氯气。阴极室溶液呈碱性，当水中有Ca2＋，Mg2＋，
等离子时，会生成CaCO3和Mg（OH）2水垢，集结在阴极上；而阳极室溶液则呈酸性，对电极造成强烈的腐蚀。在电渗析过程中，电能的消耗主要用来克服电流通过溶液、膜所受到的阻力以及进行电极反应。运行时，进水分别流经浓室、淡室、极室。淡室出水即为淡化水，浓室出水即为浓盐水，极室出水可不断排出电极过程的反应物质，以保证渗析的正常进行。
三、实验装置及仪器
（1）电渗析装置：压板、电极托板、电极、极框、阴膜、阳膜、浓水隔板、淡水隔板等。
（2）整流器（1台）。
（3）电导仪（1台）。
（4）酸槽（PVC）。
（5）泵（1台）。
（6）原水水槽（1个）。
（7）恒温烘箱（1台）。
（9）分析天平（1台）。
四、实验试剂
氯化钠NaCl（0.1mol／L）。
五、实验步骤
1.电渗析装置运行前的准备工作
用原水浸泡阴、阳膜，使膜充分伸胀（一般泡48h以上），待尺寸稳定后洗净膜面杂质。然后清洗隔板及其他部件，组装好电渗析装置（图4－21）。
图4－21 电渗析器的组装方式
2.开启电渗析装置及其工作过程
（1）打开电渗析进水流量计前的排放阀，打开水泵的回流阀，关闭流量计前的淡、浓、极水阀，打开淡水出口的放空阀，开动水泵。
（2）同步缓缓地开启流量计前的浓、淡、极水阀，关闭水泵回流阀，关闭流量计前的排放阀，调节流量（记录Q）并保证压力均衡。(www.xing528.com)
（3）待流量稳之后，开启整流器使之在某相运行并调到相应的控制电压值。
（4）测定淡水进、出口水质，待水质合格后，打开淡水池阀门，然后关闭淡水出口排水阀。
（5）每隔10min用重量法测定淡水进出口的含盐量（共计要取5个样品）。
3.水中含盐量的分析（重量法测定水中含盐量）
（1）将2个陶瓷的蒸发皿在105℃的恒温烘箱中烘干，然后取出放在干燥器内冷却至室温，冷却后称重（以至达到恒重），记录其重量W0。
（2）取一定体积的水样（100mL）放在称量过的蒸发皿中，在烘箱内（105℃）继续烘干、冷却、称重，记录W。
4.停止电渗析装置
（1）打开淡水出口的放空阀，并关闭淡水进水池的阀门，将电压调至零，切断整流器电源。
（2）打开水泵回流阀，打开流量计前的排放阀，同步关闭流量计前的浓、淡、极水阀门，停泵，关闭流量计前的排放阀，关闭水泵回流阀。
5.手动倒换电极
（1）打开淡水排放阀，关闭淡水进水池的阀门，将电压调零后停电。
（2）对浓水循环系统，须将进水阀门换向，并调整好流量。
（3）将整流器换相送电，并将电压调至控制值。注意，此时浓水、淡水的出水正好与原先相反。
（4）过3～5min后，检查淡水水质，确认合格后，打开此时的淡水进水管阀门，关闭此时的淡水出水口排放阀门。
六、实验结果与数据整理
1.水中含盐量
式中：W——蒸发皿及残渣的总质量，g；
W0——蒸发皿质量，g；
V——水样体积，mL。
2.脱盐率
式中：C1——进口食盐量，mg／L；
C2——出口含盐量，mg／L。
3.电流效率
式中：q——一个淡水室（相当于一对膜）的出水量，L／s；
F——法氏常数，96 500，C／mol；
I——电渗析装置的实际操作电流，A。
思考题
（1）水中的阴、阳离子是怎样迁移的？
（2）阴极室的溶液中离子怎样变化？
（3）电渗析装置包括哪些部分？
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