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离子交换膜容量

发布时间: 2021-02-12 06:37:21

『壹』 阳离子交换吸附容量哪个单位测试

抄吸附容量指的是滤料或离子交换剂吸附某种物质或离子的能力。 即吸附量,在固定床吸附时,达到透过点时的透过容量为吸附容量。吸附装置的吸附容量指在一定的运转条件下(包括再生切换在内)的吸附量,由于吸附剂经多次使用后会发生劣化的现象,故设计吸附装置时,常采用运转条件下的吸附容量为设计吸附容量
离子交换容量:离子交换膜中所含反离子的量

『贰』 离子交换膜的性能指标

离子交换膜的性能是多方面的,必须根据膜的电化学性能、化学性能和物理力学性能对膜进行综合评价分析。一般商品膜常提供以下性能指标。1、交换容量交换容量是离子交换膜的关键参数,其单位为mmol/g。一般交换容量高的膜,选择透过性好,导电能力也强。但是由于活性基团一般具有亲水性,因此当活性基团含量高时,膜内水分与溶胀度会随之增大,从而影响膜的强度。有时也会因膜体结构过于疏松,而使膜的选择性下降。一般膜的交换容量约为2-3mmol/g.2、含水量指膜内与活性基团结合的内在水,经每克干膜所含水的克数表示(%)。的含水量与其交换容量和交联度有关,如上所说,随着交换容量提高,含水量增加。交联度大的膜由于膜结构,含水量也会相应降低。提高膜的含水量,可使膜的导电能力增加,但由于膜的溶胀会合螈选择性下降,一般膜的含水量约为20%-40%左右。3、导电性(膜电阻)一般用电导率(Ω.cm)或电阻率(Ω.cm)表示,也常用膜面电阻即单位膜面积的电阻(Ω.cm)表示。对电阻的表示因用途而异。一般讲,在不影响其他性能的情况下电阻越小越好,以降低电能消耗。膜电阻与膜结构和膜厚度有关,此外还与外界溶液及温度有关。通常规定25C,于0.1mol/L KCL溶液或0.1mol/L NaCL溶液中测定的膜电导作为比较标准4、选择透过性反映膜对不同离子的选择透过能力,用离子迁移数(t)和膜的透过度(p)来表示。膜内离子迁移数即某一种离子在膜内的迁移量与全部离子在膜内的迁移量的比值。或者也可用离子迁移所带电量之比来表示。对于理想的离子交换膜,反离子的迁移数为1,同名离子的迁移数为0.实际上由于各种因素的影响,反离子在膜内的实际迁移可能达到1。有两种方法可以得到膜的离子迁移数, 一是膜电位法,将膜在两种不同浓度的同类电解质中测定其膜电位,再由膜电位计算迁移数。另一种方法是,在外加直流电场下,在电渗析槽中直接测定膜的迁移数。一般要求,实用的离子交换膜透过度大于85%,反离子迁移数大于0.9,并希望在高浓度电解质中仍有良好的选择透过性。5、机械强度膜的机械强度包括膜的爆破强度和抗拉强度以及抗弯强度和柔韧性能。爆破强度是指膜受到垂直方向的压力时, 所能承受的最高压力,采用水压爆破法测定,以单位面积上所受压力表示(MPa),它是表明膜的机械强度的重要指标。抗拉强度是指膜受到平等方向的拉力时,所能宾最高拉力,以单位面积上所受接力表示(MPa)。膜的机械强度主要决定地的化学结构、增强材料等。增强的交联度可提高膜的机械强度,而增设交换容量和含水量会使强度下降。一般使用膜的尖大于0.3MPa。6、膨胀性能(尺寸稳定性)膜有膨胀和收缩应尽量小而且均匀。否则既会带来组装的,而且还将造成压头损失增大、漏水、漏电和电流率下降等不良现象。7、化学性能指膜的耐酸碱、耐溶剂、耐氧化、耐辐照、耐温、耐有机污染等性能

『叁』 阴离子交换膜水分子能通过吗原理是依照离子大小吗那岂不是H+也能够通过

能 例子交换膜的原理是电场作用下,带电例子不能通过,水分子是难电离物质,可以以分子形式通过离子交换膜。
谢采纳~

『肆』 阴离子交换膜水分子能通过吗原理是依照离子大小吗那岂不是H+也能够通过

能 例子交换膜的原理是电场作用下,带电例子不能通过,水分子是难电离物质,可以以分子形式通过离子交换膜.

『伍』 如何聚沉水中悬浮物的方法

第1节 吸附法

一、 吸附原理

二、 影响吸附的因素

三、 吸附剂

四、 吸附工艺和设备

五、 吸附法在污水处理中的应用

一、吸附原理

固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力,比表面积很大的活性炭等具有很高的吸附能力,可用作吸附剂。吸附可分为物理吸附和化学吸附。如果吸附剂与被吸附物质之间是通过分子间引力(即范德华力)而产生吸附,称为物理吸附;如果吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用,生成化学键引起吸附,称为化学吸附。离子交换实际上也是一种吸附,将在第二节中讨论。

物理吸附和化学吸附并非不相容的,而且随着条件的变化可以相伴发生,但在一个系统中,可能某一种吸附是主要的。在污水处理中,多数情况下,往往是几种吸附的综合结果。

一定的吸附剂所吸附物质的数量与此物质的性质及其浓度和温度有关。表明被吸附物的量与浓度之间的关系式称为吸附等温式。目前常用的公式有二:弗劳德利希(Freundlich)吸附等温式,朗格缪尔(Langrnuir)吸附等温式。

二、影响吸附的因素

吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。固体吸附剂吸附能力的大小可用吸附量来衡量。吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中,吸附速度决定了污水需要与吸附剂接触的时间。吸附速度快,则所需的接触时间就短,吸附设备的容积就小。

多孔性吸附剂的吸附过程基本上可分为三个阶段:颗粒外部扩散阶段,即吸附质从溶液中扩散到吸附剂表面;孔隙扩散阶段,即吸附质在吸附剂孔隙中继续向吸附点扩散;吸附反应阶段,吸附质被吸附在吸附剂孔隙内的吸附点表面。一般,吸附速度主要取决于外部扩散速度和孔隙扩散速度。

颗粒外部扩散速度与溶液浓度成正比,也与吸附剂的比表面积的大小成正比。因此吸附剂颗粒直径越小,外部扩散速度越快。同时,增加溶液与颗粒间的相对运动速度,也可以提高外部扩散速度。

孔隙扩散速度与吸附剂孔隙的大小和结构,吸附质颗粒的大小和结构等因素有关。一般,吸附剂颗粒越小,孔隙扩散速度越快。

吸附剂的物理化学性质和吸附质的物理化学性质对吸附有很大影响。一般,极性分子(或离子)型的吸附剂容易吸附极性分子(或离子)型的吸附质;非极性分子型的吸附剂容易吸附非极性的吸附质。同时,吸附质的溶解度越低,越容易被吸附。吸附质的浓度增加,吸附量也随之增加。

污水的pH值对吸附也有影响,活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量。吸附反应通常是放热反应,因此温度低对吸附反应有利。

三、吸附剂

吸附剂的种类很多。常用是活性炭和腐植酸类吸附剂。

1.活性炭

在生产中应用的活性炭的种类很多。一般都制成粉末状或颗粒状。粉末状的活性炭吸附能力强,制备容易,价格较低,但再生困难,一般不能重复使用。颗粒状的活性炭价格较贵,但可再生后重复使用,并且使用时的劳动条件较好,操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭。

活性炭的比表面积可达800—2000m2/g,有很高的吸附能力。

颗粒状活性炭在使用一段时间后,吸附了大量吸附质,逐步趋向饱和并丧失工作能力,此时应进行更换或再生。再生是在吸附剂本身的结构基本不发生变化的情况下,用某种方法将吸附质从吸附剂微孔中除去,恢复它的吸附能力。活性炭的再生方法主要有:

(1)加热再生法 在高温条件下,提高了吸附质分子的能量,使其易于从活性炭的活性点脱离;而吸附的有机物则在高温下氧化和分解,成为气态逸出或断裂成低分子。活性炭的再生一般用多段式再生炉。炉内供应微量氧气,使进行氧化反应而又不致使炭燃烧损失。

(2)化学再生法 通过化学反应,使吸附质转化为易溶于水的物质而解吸下来。例如,吸附了苯酚的活性炭,可用氢氧化钠溶液浸泡,使形成酚钠盐而解吸。

湿式氧化法也是化学再生法,主要用于再生粉末状活性炭。

在我国,目前活性炭的供应较紧张,再生的设备较少,再生费用较贵,限制了活性炭的广泛使用。

2.腐植酸类吸附剂

用作吸附剂的腐植酸类物质主要有:天然的富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等,它们可以直接使用或经简单处理后使用;将富含腐植酸的物质用适当的粘合剂制备成的腐植酸系树脂

腐植酸类物质能吸附工业废水中的许多金属离子,如汞、铬、锌、镉、铅、铜等。腐植酸类物质在吸附重金属离子后,可以用H2SO4、HCI、NaCl等进行解吸。目前,这方面的应用还处于试验、研究阶段,还存在吸附(交换)容量不高,适用的pH值范围较窄,机械强度低等问题,需要进一步研究和解决。

四、吸附工艺和设备

吸附的操作方式分为间歇式和连续式。间歇式是将废水和吸附剂放在吸附池内进行搅拌30min左右,然后静置沉淀,排除澄清液。间歇式吸附主要用于小量废水的处理和实验研究,在生产上一般要用两个吸附池、交换工作。在一般情况下,都采用连续的方式。

连续吸附可以采用固定床、移动床和流化床。固定床连续吸附方式是废水处理中最常用的。吸附剂固定填放在吸附柱(或塔)中,所以叫固定床。移动床连续吸附是指在操作过程中定期地将接近饱和的一部分吸附剂从吸附柱排出,并同时将等量的新鲜吸附剂加入柱中。所谓流化床是指吸附剂在吸附柱内处于膨胀状态,悬浮于由下而上的水流中。由于移动床和流化床的操作较复杂,在废水处理中较少使用。

在一般的连续式固定床吸附柱中,吸附剂的总厚度为3~5m,分成几个柱串联工作,每个柱的吸附剂厚度为1~2m。废水从上向下过滤,过滤速度在4~15m/h之间,接触时间一般不大于30~60min。为防止吸附剂层的堵塞,含悬浮物的废水一般先应经过砂滤,再进行吸附处理。吸附柱在工作过程中,上部吸附剂层的吸附质浓度逐渐增高,达到饱和而失去继续吸附的能力。随着运行时间的推移,上部饱和区高度增加而下部新鲜吸附层的高度则不断减小,直至全部吸附剂都达到饱和,出水浓度与进水浓度相等,吸附柱全部丧失工作能力。

在实际操作中,吸附柱达到完全饱和及出水浓度与进水浓度相等是不可能的,也是不允许的。通常是根据对出水水质的要求,规定一个出水含污染物质的允许浓度值。当运行中出水达到这一规定值时,即认为吸附层已达到“穿透”,这一吸附柱便停止工作,进行吸附剂的更换。

五、吸附法在污水处理中的应用

由于吸附法对进水的预处理要求高,吸附剂的价格昂贵,因此在废水处理中,吸附法主要用来去除废水中的微量污染物,达到深度净化的目的。如:废水中少量重金属离子的去除、少量有害的生物难降解有机物的去除、脱色除臭等。

第2节 离子交换法

离子交换法是水处理中软化和除盐的主要方法之一。在废水处理中,主要用于去除废水中的金属离子。离子交换的实质是不溶性离子化合物(离子交换剂)上的可交换离子与溶液中的其它同性离子的交换反应,是一种特殊的吸附过程,通常是可逆性化学吸附。

离子交换剂

水处理中用的离子交换剂有磺化煤和离子交换树脂。磺化煤利用天然煤为原料,经浓硫酸磺化处理后制成,但交换容量低,机械强度差,化学稳定性较差,已逐渐为离子交换树脂所取代。

离子交换树脂是人工合成的高分子聚合物,由树脂本体(又称母体或骨架)和活性基团两个部分组成。生产离子交换剂的树脂母体最常见的是苯乙烯的聚合物,是线性结构的高分子有机化合物。在原料中,常加上一定数量的二乙烯苯做交联剂,使线状聚合物之间相互交联,成立体网状结构。树脂的外形呈球状颗粒,粒径为:0.6~1.2mm(大粒径树脂),0.3~0.6mm(中粒径树脂),或0.02~0.1mm(小粒径树脂)。树脂本身不是离子化合物,并无离子交换能力,需经适当处理加上活性基团后,才具有离子交换能力。活性基团由固定离子和活动离子组成。固定离子固定在树脂的网状骨架上,活动离子(或称交换离子)则依靠静电引力与固定离子结合在一起,二者电性相反电荷相等。

离子交换树脂按树脂的类型和孔结构的不同可分为:凝胶型树脂、大孔型树脂、多孔凝胶型树脂、巨孔型(MR型)树脂和高巨孔型(超MR型)树脂等。

第3节 萃取法

在化工上,用适当的溶剂分离混合物的过程叫萃取。当混合物为溶液时叫液—液萃取,当混合物为固体时叫固—液萃取;使用的溶剂叫萃取剂,提出的物质叫萃取物,在废水处理上,利用废水中的杂质在水中和有机萃取剂中溶解度的不同,可以采用萃取的方法,将杂质提取出来。例如含酚浓度较高的废水。由于酚在有机溶剂中的溶解度远远高于在水中的溶解度,我们可以利用酚的这种性质以及有机溶剂(如:油)与水不相溶的性质,选用适当的有机溶剂从废水中把有害物质酚提取出来。

用萃取法处理废水时,有三个步骤:①把萃取剂加入废水,并使它们充分接触,有害物质作为萃取物从废水中转移到萃取剂中;②把萃取剂和废水分离开来,废水就得到了处理。也可以再进一步接受其他的处理;③把萃取物从萃取剂中分离出来,使有害物质成为有用的副产品,而萃取剂则可回用于萃取过程才算,在技术上已经成立;其次,是经济上的考虑。技术上可靠,经济上合理,生产才能采用。

在化工上常使用“相”这个名词。“相”是一个均匀物质,具有组成相同和性质相同的特征。如在一个物质体系里同时存在界面明确的两部分物质,这两部分物质就抽象地叫做两个相。例如,油和水混在一起,即使剧烈搅拌,油滴分散在水中,油水之间仍然存在明确的界面,我们就说这是存在水相和油相。一个物质体系里的两个相,常常一个呈连续状态而另一个呈分散状态,呈连续状态的叫连续相,呈分散状态的叫分散相。一个物质体系的相数并无限制。

第4节 膜析法

一、 渗析法

二、 反渗透

三、 超过滤法

膜析法是利用薄膜以分离水溶液中某些物质的方法的统称。目前有扩散渗析法(渗析法)、电渗析法、反渗透法和超过滤法等。

一、渗析法

人们早就发现,一些动物膜,如膀胱膜、羊皮纸(一种把羊皮刮薄做成的纸),有分隔水溶液中某些溶解物质(溶质)的作用。例如,食盐能透过羊皮纸,而糖、淀粉、树胶等则不能。如果用羊皮纸或其他半透膜包裹一个穿孔杯,杯中满盛盐水,放在一个盛放清水的烧杯中,隔上一段时间,我们会发现烧杯内的清水带有咸味,表明盐的分子已经透过羊皮纸或半透膜进入清水。如果把穿孔杯中的盐水换成糖水,则会发现烧杯中的清水不会带甜味。显然,如果把盐和糖的混合液放在穿孔杯内,并不断地更换烧杯里的清水,就能把穿孔杯中混合液内的食盐基本上都分离出来,使混合液中的糖和盐得到分离。这种方法叫渗析法。起渗析作用的薄膜,因对溶质的渗透性有选择作用,故叫半透膜。近年来半透膜有很大的发展,出现很多由高分子化合物制造的人造薄膜,不同的薄膜有不同的选择渗析性。半透膜的渗析作用有三种类型:①依靠薄膜中“孔道”的大,小分离大小不同的分子或粒子;②依靠薄膜的离子结构分离性质不同的离子,例如用阳离子交换树脂做成的薄膜可以透过阳离子,叫阳离子交换膜,用阴离子树脂做成的薄膜可以透过阴离子,叫阴离子交换膜;③依靠薄膜:的有选择的溶解性分离某些物质,例如醋酸纤维膜有溶解某些液体和气体的性能,而使这些物质透过薄膜。一种薄膜只要具备上述三种作用之一,就能有选择地让某些物质透过而成为半透膜。在废水处理中最常用的半透膜是离子交换膜。

二、反渗透法

反渗透法是一种借助压力促使水分子反向渗透,以浓缩溶液或废水的方法。

如果将纯水和盐水用半透膜隔开,此半透膜只有水分子能够透过而其他溶质不能透过,则水分子将透过半透膜进人溶液(盐水),溶液逐渐从浓变稀,液面则不断上升,直到某一定值为止。这个现象叫渗透,高出于水面的水柱高度(决定于盐水的浓度)是由于溶液的渗透压所致。可以理解,如果我们向溶液的一侧施加压力,并且超过它的渗透压,则溶液中的水就会透过半透膜,流向纯水一侧,而溶质被截留在溶液一侧,这种方法就是反渗透法(或称逆渗透法)。

近年来,由于反渗透膜材料和制造技术的发展以及新型装置的不断开发和运行经验的积累,反渗透技术的发展非常迅速,已广泛用于水的淡化、除盐和制取纯水等,还能用以去除水中的细菌和病毒。但反渗透法所需的压力较高,工作压力要比渗透压力大几十倍。即使是改进的复合膜,正常工作压力也需1.5MPa左右。同时,为了保证反渗透装置的正常运行和延长膜的寿命,在反渗透装置前必须有充分的预处理装置。

反渗透装置一般都由专门的厂家制成成套设备后出售。在生产中,根据需要予以选用。

三、超过滤法

超过滤法与反渗透法相似。但超滤膜的微孔孔径比反渗透膜大,在0.005—1um之间。超滤的过程并不是单纯的机械截留,物理筛分,而是存在着以下三种作用:①溶质在膜表面和微孔孔壁上发生吸附;②溶质的粒径大小与膜孔径相仿,溶质嵌在孔中,引起阻塞;③溶质的粒径大于膜孔径,溶质在膜表面被机械截留,实现筛分。毫无疑问,我们应力求避免在孔壁上的吸附和膜孔的阻塞,应选用与被分离溶质之间相互作用弱和膜孔结构是外密内疏的不对称构造的超滤膜。

超滤的过程是动态过滤,即在超滤膜的表面既受到垂直于膜面的压力,使水分子得以透过膜面并与被截留物质分离,同时又产生一个与膜表面平行的切向力,以将截留在膜表面的物质冲开。所以,超滤运行的周期可以较长。在运行方面,还可短时间地停止透水而增加切面流速,即可达到冲洗膜面的效果,使透水率得到恢复。这样的运行方式,使超滤(膜)—活性污泥法这种新型的处理工艺得以实施和发展。

在废水处理中,超过滤法目前主要用于分离有机的溶解物,如淀粉、蛋白质、树胶、油漆等。超过滤法所需的压力比反渗透法要低,一般为0.1—0.7MPa。

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『柒』 衡量电渗析离子交换膜性能的指标有哪些

衡量电渗析离子交换膜性能的指标有哪些?

电渗析法的关键在于电渗析器的性能,而电渗析器性能的关键又取决于离子交换膜的性能。离子交换膜性能的具体衡量指标有以下几方面。

(1)膜的选择透过性指标膜的选择透过性是离子交换膜最重要的性能,可用迁移数和膜电λ来表征膜的选择透过性。极端情况下,理想膜只允许反离子通过,不允许同离子通过,即此时反离子的迁移数为1,同离子的迁移数为零。因此可用迁移数定量地表示膜的选择透过性。

用离子交换膜分隔两种浓度不同的电解质溶液,横跨膜的电λ差就是膜电λ。膜电λ的大小取决于膜的离子选择透过性和膜两侧溶液的浓度差。因此,在一定的浓差及温度下,可以用膜电λ表征膜的选择透过性。

(2)交换容量 指单λ膜样品中所含活性基团的数量。通常以单λ干重(g)的膜所含可交换离子的物质的量(mm01)表示。膜的选择透过性及导电性能均与膜的交换容量大小相关。膜的交换容量一般在1~3mmol/g干膜。

(3)导电性膜的导电性可以用电阻率、电导率或面电阻表示。面电阻是指单λ膜面积所具有的电阻,单λa/cm2膜。完全干燥的膜基本不导电,膜的导电性能是由含水膜中的电解质溶液实现的,因此膜的导电性与溶液及膜中的离子种类、浓度以及溶液温度、膜自身的特性等相关,通常要求膜的导电能力应大于溶液的导电能力。

(4)含水率它表示湿膜中所含水的百分数(可以单λ质量干膜或湿膜计)。含水率与膜的活性基团数量、交联度以及电解质溶液的离子种类、平衡浓度相关。其数值通常在30 9/6~50%范Χ。

(5)厚度膜的厚度与膜电阻和机械强度相关。在保证一定机械强度的前提下,膜越薄,其电阻就越小,导电性能也就越好。通常异相膜的厚度约1mm,均相膜厚度约0.2~0.6mm,最薄的为O.015mm。
(6)破裂强度 膜在实际应用中所能承受的最大垂直压力。破裂强度是衡量膜的机械强度的重要指标之一。在电渗析器操作中,膜两侧所受到的流体压力不可能相等,因此膜必须具备足够的机械强度,以免因膜的破裂造成浓室和淡室贯通而使电渗析器无法运行。国产膜的破裂强度为0.3~1.0MPa。

『捌』 阳离子交换膜的作用

1、可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。

2、也可应用于甘油、聚乙二醇的除盐,分离各种离子与放射性元素、同位素,分级分离氨基酸等。

3、在有机和无机化合物的纯化、原子能工业中放射性废液的处理与核燃料的制备,以及燃料电池隔膜与离子选择性电极中,也都采用离子交换膜。

4、离子交换膜在膜技术领域中占有重要的地位,它对仿生膜研究也将起重要作用

『玖』 离子交换膜可以在氧化剂条件下会被降解吗

离子交换膜的性能是多方面的,必须根据膜的电化学性能、化学性能和物理力学版性权能对膜进行综合评价分析。一般商品膜常提供以下性能指标。1、交换容量交换容量是离子交换膜的关键参数,其单位为mmol/g。一般交换容量高的膜,选择透过性好

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