離子交換膜製造設備
反滲透又稱逆滲透，一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜版分離操作。因為它和自然權滲透的方向相反，故稱反滲透。根據各種物料的不同滲透壓，就可以使大於滲透壓的反滲透法達到分離、提取、純化和濃縮的目的。
EDI（Electrodeionization，連續電解除鹽技術），是一種將離子交換技術、離子交換膜技術和離子電遷移技術相結合的純水製造技術。它巧妙的將電滲析和離子交換技術相結合，利用兩端電極高壓使水中帶電離子移動，並配合離子交換樹脂及選擇性樹脂膜以加速離子移動去除，從而達到水純化的目的。在EDI除鹽過程中，離子在電場作用下通過離子交換膜被清除。同時，水分子在電場作用下產生氫離子和氫氧根離子，這些離子對離子交換樹脂進行連續再生，以使離子交換樹脂保持最佳狀態。
2. 離子交換膜的原理是什麼
離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換。按交換基團性質的不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。
陽離子交換樹脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂，其結構式可簡單表示為R—SO3H，式中R代表樹脂母體，其交換原理為
2R—SO3H＋Ca2＋ （R—SO3）2Ca＋2H+
這也是硬水軟化的原理。
陰離子交換樹脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亞胺基（—NH2）等鹼性基團。它們在水中能生成OH-離子，可與各種陰離子起交換作用，其交換原理為
R—N（CH3）3OH＋Cl- R—N（CH3）3Cl＋OH-
由於離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂一般用適當濃度的無機酸或鹼進行洗滌，可恢復到原狀態而重復使用，這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗；陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理，進行再生。
離子交換樹脂的用途很廣，主要用於分離和提純。例如用於硬水軟化和製取去離子水、回收工業廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純抗生素等。
3. 離子交換膜的原理是什麼
離子交換膜又稱離子選擇透過性膜。
按其功能和結構的不同，可分為陽專離子交換膜屬、陰離子交換膜、兩性交換膜、鑲嵌離子交換膜、聚電解質復合膜5種。離子交換膜的構造和離子交換樹脂相同，但為膜的形式。
離子交換膜可製成均相膜和非均相膜兩類。採用高分子的加工成型方法製造。①均相膜。先用高分子材料如丁苯橡膠、纖維素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等製成膜，然後引入單體如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在膜內聚合成高分子，再通過化學反應引入所需功能基。也可通過甲醛、苯酚等單體聚合製得。②非均相膜。用粒度為200～400目的離子交換樹脂和普通成膜性高分子材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯等充分混合後加工成膜製得。為免失水乾燥而變脆破裂，須保存在水中。
離子交換膜主要應用於海水淡化，甘油、聚乙二醇的除鹽，放射性元素、同位素及氨基酸的分離，有機物及無機物純化，放射性廢液處理，燃料電池隔膜及選擇性電極等。
4. 離子交換的水處理中的應用
EDI(Electro-de-ionization)是一種將離子交換技術、離子交換膜技術和離子電遷移技術(電滲析技術)相結合的純水製造技術。該技術利用離子交換能深度脫鹽來克服電滲析極化而脫鹽不徹底,又利用電滲析極化而發生水電離產生H和OH離子實現樹脂自再生來克服樹脂失效後通過化學葯劑再生的缺陷,是20世紀80年代以來逐漸興起的新技術。經過十幾年的發展,EDI技術已經在北美及歐洲占據了相當部分的超純水市場。
EDI裝置包括陰/陽離子交換膜、離子交換樹脂、直流電源等設備。其中陰離子交換膜只允許陰離子透過,不允許陽離子通過,而陽離子交換膜只允許陽離子透過,不允許陰離子通過。離子交換樹脂充夾在陰陽離子交換膜之間形成單個處理單元,並構成淡水室。單元與單元之間用網狀物隔開,形成濃水室。在單元組兩端的直流電源陰陽電極形成電場。來水水流流經淡水室,水中的陰陽離子在電場作用下通過陰陽離子交換膜被清除,進入濃水室。在離子交換膜之間充填的離子交換樹脂大大地提高了離子被清除的速度。同時,水分子在電場作用下產生氫離子和氫氧根離子,這些離子對離子交換樹脂進行連續再生,以使離子交換樹脂保持最佳狀態。EDI裝置將給水分成三股獨立的水流:純水、濃水、和極水。純水(90%-95%)為最終得到水,濃水(5%-10%)可以再循環處理,極水(1%)排放掉。圖2表示了EDI的凈水基本過程。
EDI裝置屬於精處理水系統,一般多與反滲透(RO)配合使用,組成預處理、反滲透、EDI裝置的超純水處理系統,取代了傳統水處理工藝的混合離子交換設備。EDI裝置進水要求為電阻率為0.025-0.5MΩ·cm,反滲透裝置完全可以滿足要求。EDI裝置可生產電阻率高達15MΩ·cm以上的超純水。 EDI裝置不需要化學再生,可連續運行,進而不需要傳統水處理工藝的混合離子交換設備再生所需的酸鹼液,以及再生所排放的廢水。其主要特點如下:
EDI的凈水基本過程
·連續運行,產品水水質穩定
·容易實現全自動控制
·無須用酸鹼再生
·不會因再生而停機
·節省了再生用水及再生污水處理設施
·產水率高(可達95%)
·無須酸鹼儲備和酸鹼稀釋運送設施
·佔地面積小
·使用安全可靠,避免工人接觸酸鹼
·降低運行及維護成本
·設備單元模塊化,可靈活的組合各種流量的凈水設施
·安裝簡單、費用低廉
·設備初投資大 EDI裝置與混床離子交換設備屬於水處理系統中的精處理設備,下面將兩種設備在產水水質、投資量及運行成本方面進行比較,來說明EDI裝置在水處理中應用的優越性。
(1)產品水水質比較
EDI裝置是一個連續凈水過程,因此其產品水水質穩定,電阻率一般為15MΩ·cm,最高可達18MΩ·cm,達到超純水的指標。混床離子交換設施的凈水過程是間斷式的,在剛剛被再生後,其產品水水質較高,而在下次再生之前,其產品水水質較差。
(2)投資量比較
與混床離子交換設施相比EDI裝置投資量要高約20%左右,但從混床需要酸鹼儲存、酸鹼添加和廢水處理設施及後期維護、樹脂更換來看,兩者費用相差在10%左右。隨著技術的提高與批量生產,EDI裝置所需的投資量會大大的降低。另外,EDI裝置設備小巧,所需廠房遠遠小於混床。
(3)運行成本比較
EDI裝置運行費用包括電耗、水耗、葯劑費及設備折舊等費用,省去了酸鹼消耗、再生用水、廢水處理和污水排放等費用。
在電耗方面,EDI裝置約0.5kWh/t水,混床工藝約0.35kWh/t水,電耗的成本在電廠來說是比較經濟的,可以用廠用電的價格核算。
在水耗方面,EDI裝置產水率高,不用再生用水,因此在此方面運行費用低於混床。
至於葯劑費和設備折舊費兩者相差不大。
總的來說,在運行費用中,EDI裝置噸水運行成本在2.4元左右,常規混床噸水運行成本在2.7元左右,高於EDI裝置。因此,EDI裝置多投資的費用在幾年內完全可以回收。 EDI裝置屬於水精處理設備, 具有連續產水、水質高、易控制、佔地少、不需酸鹼、利於環保等優點, 具有廣泛的應用前景。隨著設備改進與技術完善以及針對不同行業進行優化, 初投資費用會大大降低。可以相信在不久的將來會完全取代傳統的水處理工藝中的混合 。
控制氮含量的方法（4種）：生物硝化-反硝化（無機氮延時曝氣氧化成硝酸鹽，再厭氧反硝化轉化成氮氣）；折點氯化（二級出水投加氯，到殘余的全部溶解性氯達到最低點，水中氨氮全部氧化）；選擇性離子交換；氨的氣提（二級出水pH提高到11以上，使銨離子轉化為氨，對出水激烈曝氣，以氣體方式將氨從水中去除，再調節pH到合適值）。每種方法氮的去除率均可超過90%。
5. 離子交換膜
一種含離子基團的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。因為一般在應用時主要是利用它的離子選擇透過性，所以也稱為離子選擇透過性膜。1950年W.朱達首先合成了離子交換膜。1956年首次成功地用於電滲析脫鹽工藝上。
離子交換膜是具有離子交換性能的、由高分子材料製成的薄膜(也有無機離子交換股，但其使用尚不普通)。它與離子交換樹脂相似，都是在高分子骨架上連接一個活性基團，但作用機理和方式、效果都有不同之處。當前市場上離子交換膜種類繁多，也沒有統一的分類方法。一般按膜的宏觀結構分為三大類：
1. 非均相離子交換膜 由粉末狀的離子交換樹脂加黏合劑混煉、拉片、加網熱壓而成。樹脂分散在黏合劑中，因而其化學結構是不均勻的。
2. 均相離子交換膜 均相離子交換膜系將活性基團引入一惰性支持物中製成。它沒有異相結構，本身是均勻的。其化學結構均勻，孔隙小，膜電阻小，不易滲漏，電化學性能優良，在生產中應用廣泛。但製作復雜，機械強度較低。
3. 半均相離子交換膜 也是將活性基團引入高分子支持物製成的。但兩者不形成化學結合，其性能介於均相離子交換膜和非均相離子交換膜之間。
此外，離子交換膜按功能及結構的不同，可分為陽離子交換膜、陰離子交換膜、兩性交換膜、鑲嵌離子交換膜、聚電解質復合物膜五種類型。離子交換膜的構造和離子交換樹脂相同，但為膜的形式。
6. 隔膜法和離子交換膜法生產氫氧化鈉有何區別
氫氧化鈉 開放分類： 氫氧化鈉、燒鹼、苛性鈉、火鹼、液鹼 NaOH固體溶於水放熱；又稱燒鹼、火鹼、苛性鈉,是常見的、重要的強鹼,英文名稱sodiun hydroxide（別名Caustic soda）. 化學式NaOH 分子量40.01.CASRN: 1310-73-2 .EINECS 登錄號215-185-5. 密度2.130克/厘米3,熔點318.4℃,水溶性SOLUBLE,沸點1390℃,Kb=3.0,pKb= -0.48.鈉（Na）元素在元素周期表中為第11號元素,位於元素周期表第ⅠA族（第Ⅰ主族）第3周期,屬於鹼金屬族（該族元素均呈強鹼性,氫（H）元素除外）.其核外電子排布為2、8、1（1s2,2s2,2p6,3s1）,最外層3s1電子為其價電子,Na元素很容易失去3s1電子而形成正一價的鈉離子（Na+）,故呈強金屬性.Na元素與水反應（與水反應時,應用燒杯並在燒杯上加蓋玻璃片,反應時鈉塊浮在水面上,熔呈球狀,游於水面,有「絲絲」的響聲,並有生成物飛濺）,生成強鹼性NaOH溶液,並放出氫氣.固體NaOH中OH以O-H共價鍵結合,Na與OH以強離子鍵結合,溶於水其解離度近乎100%,故其水溶液呈強鹼性,可使無色的酚酞試液變成紅色,或使PH試紙變藍等. 純的無水氫氧化鈉為白色半透明,結晶狀固體.氫氧化鈉極易溶於水,溶解度隨溫度的升高而增大,溶解時能放出大量的熱,288K時其飽和溶液濃度可達26.4mol/L.它的水溶液有澀味和滑膩感,溶液呈強鹼性,具備鹼的一切通性.市售燒鹼有固態和液態兩種：純固體燒鹼呈白色,有塊狀、片狀、棒狀、粒狀,質脆；純液體燒鹼為無色透明液體.氫氧化鈉還易溶於乙醇、甘油；但不溶於乙醚、丙酮、液氨.對纖維、皮膚、玻璃、陶瓷等有腐蝕作用,溶解或濃溶液稀釋時會放出熱量；與無機酸發生中和反應也能產生大量熱,生成相應的鹽類；與金屬鋁和鋅、非金屬硼和硅等反應放出氫；與氯、溴、碘等鹵素發生歧化反應.能從水溶液中沉澱金屬離子成為氫氧化物；能使油脂發生皂化反應,生成相應的有機酸的鈉鹽和醇,這是去除織物上的油污的原理. 氫氧化鈉的用途十分廣泛,在化學實驗中,除了用做試劑以外,由於它有很強的吸濕性,還可用做鹼性乾燥劑.燒鹼在國民經濟中有廣泛應用,許多工業部門都需要燒鹼.使用燒鹼最多的部門是化學葯品的製造,其次是造紙、煉鋁、煉鎢、人造絲、人造棉和肥皂製造業.另外,在生產染料、塑料、葯劑及有機中間體,舊橡膠的再生,制金屬鈉、水的電解以及無機鹽生產中,製取硼砂、鉻鹽、錳酸鹽、磷酸鹽等,也要使用大量的燒鹼.工業用氫氧化鈉應符合國家標准 GB 209-93；工業用離子交換膜法氫氧化鈉應符合國家標准 GB/T 11199-89；化纖用氫氧化鈉應符合國家標准 GB 11212-89；食用氫氧化鈉應符合國家標准 GB 5175-85. 在工業上,氫氧化鈉通常稱為燒鹼,或叫火鹼、苛性鈉.這是因為較濃的氫氧化鈉溶液濺到皮膚上,會腐蝕表皮,造成燒傷.它對蛋白質有溶解作用,有強烈刺激性和腐蝕性（由於其對蛋白質有溶解作用,與酸燒傷相比,鹼燒傷更不容易癒合）.用0.02%溶液滴入兔眼,可引起角膜上皮損傷.小鼠腹腔內LD50: 40 mg/kg,兔經口LDLo: 500 mg/kg.粉塵刺激眼和呼吸道,腐蝕鼻中隔；濺到皮膚上,尤其是濺到粘膜,可產生軟痂,並能滲入深層組織,灼傷後留有瘢痕；濺入眼內,不僅損傷角膜,而且可使眼睛深部組織損傷,嚴重者可致失明；誤服可造成消化道灼傷,絞痛、粘膜糜爛、嘔吐血性胃內容物、血性腹瀉,有時發生聲啞、吞咽困難、休克、消化道穿孔,後期可發生胃腸道狹窄.由於強鹼性,對水體可造成污染,對植物和水生生物應予以注意. 《化學危險物品安全管理條例 (1987年2月17日國務院發布)》,《化學危險物品安全管理條例實施細則 (化勞發[1992] 677號)》,《工作場所安全使用化學品規定 ([1996]勞部發423號)》等法規,針對化學危險品的安全使用、生產、儲存、運輸、裝卸等方面均作了相應規定；《常用危險化學品的分類及標志 (GB 13690-92)》將該物質劃為第8.2 類鹼性腐蝕品；《隔膜法燒鹼生產安全技術規定 (HGA001-83)》、《水銀法燒鹼生產安全技術規定 (HGA002-83)》作了專門規定.
7. 氯鹼電解設備用什麼樣的離子交換膜
氯鹼最早工業化是日本旭化成的海水淡化
現在基本用的都是國外產的均相膜，如美國杜邦，德國的FUMA-TECH
日本的旭化成和旭硝子等
國內的均相膜基本忽悠人的，異相膜也就那麼兩三家做的不錯
8. 離子交換樹脂設備都由哪些部件組成
EDI裝置包括陰/陽離子交換膜、離子交換樹脂、直流電源等設備。其中陰離子交換膜... EDI裝置屬於精處理水系統,一般多與反滲透(RO)配合使用,組成預處理、反滲透
9. 離子交換膜的制備方法
離子交換膜分均相膜和非均相膜兩類，它們可以採用高分子的加工成型方法製造。
①均相膜先用高分子材料如丁苯橡膠、纖維素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等製成膜，然後引入單體如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在膜內聚合成高分子，再通過化學反應，引入所需的功能基團。均相膜也可以通過單體如甲醛、苯酚、苯酚磺酸等直接聚合得到。
②非均相膜用粒度為200～400目的離子交換樹脂和尋常成膜性高分子材料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、氟橡膠等充分混合後加工成膜。
無論是均相膜還是非均相膜，在空氣中都會失水乾燥而變脆或破裂，故必須保存在水中。
10. 為什麼氯鹼工業中用陽離子交換膜 不用陰離子 不用交換膜不行
因為氯離子和氫氧根離子都是陰離子要向陽極運動，同種電荷排斥異種電荷吸引。不用交換膜分離物質困難