對改進電滲析器性能的要求
為了改進電滲析器的性能,自然地應(yīng)當改進膜的特性,同時,電滲析器的膜的工作環(huán)境應(yīng)該較好。這里,我們描述降低電滲析器環(huán)境的問題和對改進電滲析器環(huán)境和性能的要求(Urabe等,1978)。
(1) 脫鹽室之間溶液速度分布在電滲析器中,離子交換膜、脫鹽室和濃縮室是交替排列起來的,并且將溶液供入脫鹽室。在該系統(tǒng)中,脫鹽室中的溶液速度分布變得不均勻,此現(xiàn)象造成電滲析器中的濃度分布和電流密度分布并產(chǎn)生電滲析器的極限電流密度的降低(參見基本原理卷中的9.1節(jié),11. 6節(jié)和11. 7 節(jié))。為了穩(wěn)定地操作電滲析器,必須使脫鹽室之間的溶液速度變得均勻一致。
(2) 電滲析器中的漏液現(xiàn)象 電滲析器的所有零部件的尺寸不總是與規(guī)格所標的值相一致。因為離子交換膜的強度相當?shù)?,所以在電滲析器中小針孔可能張開,在組裝一臺電滲析器的工作中,在復合在電滲析器中的材料之間可能產(chǎn)生溝隙。如果在這些環(huán)境中,脫鹽室和濃縮室之間存在壓力差,溶液將會通過膜泄漏并降低電滲析器的性能(參見基本原理卷中12. 2節(jié))。為了避免這些麻煩,我們必須消除電滲析器中的針孔和溝隙,并控制脫鹽室和濃縮室之間的壓力差。
(3) 膜(反滲透膜)間距減少膜之間的距離可降低電阻和能耗;另一方面,它增加了液流的摩擦損失,造成懸浮在料液中的物質(zhì)的堵塞以及增加泵的動力。因此,使膜之間的距離實現(xiàn)最佳化是很有必要的。最佳距離進一步是由離子交換膜的電阻和脫鹽和濃縮室中電解質(zhì)溶液的電阻決定。
(4) 隔網(wǎng) 隔網(wǎng)的主要功能是在陽離子交換膜和陰離子交換膜之間建立空間。當溶液速度和Reynolds數(shù)降低時,水力學型式是層流,這意味著隔網(wǎng)的流動效應(yīng)是很低的。為了提高極限電流密度,應(yīng)該借助增加Reynolds數(shù)來引發(fā)湍流。
(5) 漏電一部分電流流過布水槽和集水孔造成無效的漏電。漏電因組裝在膜堆中室對數(shù)目的增加和布水槽和集水孔的截面積的增加而增加(參見基本原理卷中的12. 1節(jié))。然而,這些事件與在上述(1)節(jié)中所述的室之間的溶液速度分布有關(guān)。
(6) 電滲析器構(gòu)造的簡化拆卸和組裝工作是在運行電滲析器時所特有的性質(zhì)(參見15.5. 3節(jié))。離子交換膜的極好耐久性是要歸因于對該項工作的小心操作。這樣,構(gòu)造的簡化是對完成該項工作的要求。