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厂家19新报价电渗析实验装置设备 隔膜电解实验装置 电解电渗析实验装置
电渗析是近期发展起来的膜分离技术,它广泛应用于水处理各个行业,即可用于苦咸水淡化和工业生产用水的处理,又可用于冶金、化工、食品、医药等行业的废液回收利用。
在电渗析运行过程中,由于离子在溶液中和在交换膜中的迁移率不等,导致电渗析在高电流密度下出现极化现象,使溶液中的pH发生变化、交换膜上生成水垢,造成产水能力下降和额外的能量损失。因此,在电渗析运行前***测定出它的极限电流密度,确保电渗析极限电流密度的方法很多,常用的方法是电压——电流法。本实验就是采用的这种方法。
通过实验希望达到下述目的:
熟悉电渗析器各部分构造、功能、安装方法及操作方法;
掌握电渗析器极限电流的测定、计算方法;
加深理解电渗析运行中的电流密度、液体流速、溶液中含盐量三者关系。
实验原理:
在电渗析运行中,电流密度的大小,直接影响了电渗析的效率。电流密度与单位时间内溶液中离子的多少成正比关系,通常以威尔逊公式表示:ilim=KCdpu (20-1)
式中:ilim——极限电流密度(Ma/cm2);
K——水力特性参数;
u——淡水隔板流水道中的水流速度(cm/s);
Cdp——淡水室水中的对数平均浓度(mmol/l) Cdp= C di-Cde 2.31 lg Cdi/Cde ;
Cdi——淡水室进水含盐量(mmol/l);
Cde——淡水室出水含盐量(mmol/l)。
该式是在并联隔板电渗析器和理想条件下求得的,在实际使用的电渗析器中,由于隔网的紊流效果与理想情况有***差别,极限电流密度表达式应取如下形式:ilin=KCdpun (20-2)
式中:n——流速指数;
其它符号同上。
在电渗析运行中,由于进入淡水室中水流的流速、含盐量不同,总有一个电流密度相对应。如果继续改变输入电压,则电流也发生变化。当电压升高后,电流密度变化极微,从而改变了原来的电压-电流关系时,就可能出现极化现象。利用这样的关系,用作图的方法不难求出极限电流密度值。由若干个不同水流速度u或平均浓度Cdp时的极限电流密度值,便可求出它的表达式。
在实验中,常常碰到水中含盐量的测定问题,假如水中仅含一种电解质(例如NaCI),可近似的用氯离子含量(摩尔浓度)表示水的含盐量。这时也可用测定电导率的方法来确定。
电渗析器构造:
电渗析器由膜堆、极区和压紧装置三部分构成:
膜堆:是由相当数量的膜对组装而成的。
膜对:是由一张阳离子交换膜,一张隔板(淡水或浓水隔板);
一张阴离子交换膜,一张隔板(浓水或淡水隔板)组成。
离子交换膜:是电渗析器的关键部件,本厂采用聚乙烯异相离子交换膜。
隔板:分浓、淡水隔板,交替放在阴阳膜之间,使阴膜和阳膜之间保持***的距离,沿隔板平面通过水流。垂直隔板平面通过电流。隔板厚度0.9毫米。
极区包括电极、极框和导水板:
电极:为连接电源所用,本厂电极采用钛涂钌
极框:放置在电极和膜之间,以防膜贴到电极上去,起支撑作用
压紧装置:
是用来压紧电渗析器,使膜堆、电极等部件形成一个整体,不致漏水
实验装置与实验流程图:
(一)实验装置:
本实验采用人工配水,用水泵循环的方式。浓淡水均用一个水箱内原水,经电渗析器后再流入水箱。实验装置如图20-1所示。
(二)实验设备和仪器仪表:(自备仪器)
1、电导仪 DDS-II(附带电极) 1台
2、直流稳压电源1台(可调0-60V/***)1台
3、滴定管 50ml 1支
4、烧杯 100ml 5个
5、三角烧瓶 100ml
调配水样,使其含盐量约5mmol/l左右;
安装电渗析器,接通各进出水管路;
启动水泵,检查电渗析器浓、淡水室、极室进出水是否正常;
用秒表和量筒测定浓、淡水室流量,调节流量控制阀,使浓淡水室流速相同;
接通电路,调节调压器使电压为0.3V/膜对左右,待稳定后,读出相应的电流值,测出淡室出水含盐量;
在原水水质和流速不变的条件下,依次升高膜堆电压,每次升高0.2V/膜对,待稳定后,读出电流值和淡室出水含盐量;
改变进水流量,重复步骤4、5、6;
实验完毕后先停电,然后再停泵停水。
注意事项:
为能准确的求出极限电流密度和其表达式,实验时应尽量多的测出电流值。每一种流速下应测7~8个电流密度。同时应测4~6个不同流速值。
在电压——电流曲线上,如果图上有两个拐点时,则应取过两拐点的切线交点处电流值为极限电流密度。
测定原水中NaCI含量,可用(AgHO2)滴定法或电导率测定法。
实验结果整理:
实验所测数据建议按表20-1填写。
以lg ilin Cdp 为纵坐标,流速u为横坐标,把表20-1所列数据画在对数纸上,并拟作直线,则该直线截距为K、斜率为n,求出关系表达式。
令lg ilin Cdp =y、lgK=a、n=b、lgu=x则 ilin Cdp =Kum可改写为y=a+bx,用一元线性回归配直线,便可求出a、b值,代入式ilin=KCdpun 即可求得ilin 。
表20-1 电渗析实验记录表
实验日期 年 月 日 | ||||||||||
序号 |
水流速度 u(cm/s) |
淡室进水含盐量 | 淡室进水含盐量Cdi(mmol/l) | 淡室对数 平均含盐量 Cdp(mmol/l) |
极限电流密度ilim(mA/cm2) |
ilinCdp |
lg ilin Cdp |
lgu |
(lgu)2 |
(lgu)× (lg ilin Cdp) |
Σn= |
Σlg=ilin Cdp |
&l |