离子交换膜制造设备
反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜版分离操作。因为它和自然权渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。
EDI（Electrodeionization，连续电解除盐技术），是一种将离子交换技术、离子交换膜技术和离子电迁移技术相结合的纯水制造技术。它巧妙的将电渗析和离子交换技术相结合，利用两端电极高压使水中带电离子移动，并配合离子交换树脂及选择性树脂膜以加速离子移动去除，从而达到水纯化的目的。在EDI除盐过程中，离子在电场作用下通过离子交换膜被清除。同时，水分子在电场作用下产生氢离子和氢氧根离子，这些离子对离子交换树脂进行连续再生，以使离子交换树脂保持最佳状态。
2. 离子交换膜的原理是什么
离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。
阳离子交换树脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂，其结构式可简单表示为R—SO3H，式中R代表树脂母体，其交换原理为
2R—SO3H＋Ca2＋ （R—SO3）2Ca＋2H+
这也是硬水软化的原理。
阴离子交换树脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团。它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换原理为
R—N（CH3）3OH＋Cl- R—N（CH3）3Cl＋OH-
由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗；阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理，进行再生。
离子交换树脂的用途很广，主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。
3. 离子交换膜的原理是什么
离子交换膜又称离子选择透过性膜。
按其功能和结构的不同，可分为阳专离子交换膜属、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合膜5种。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同，但为膜的形式。
离子交换膜可制成均相膜和非均相膜两类。采用高分子的加工成型方法制造。①均相膜。先用高分子材料如丁苯橡胶、纤维素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等制成膜，然后引入单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在膜内聚合成高分子，再通过化学反应引入所需功能基。也可通过甲醛、苯酚等单体聚合制得。②非均相膜。用粒度为200～400目的离子交换树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后加工成膜制得。为免失水干燥而变脆破裂，须保存在水中。
离子交换膜主要应用于海水淡化，甘油、聚乙二醇的除盐，放射性元素、同位素及氨基酸的分离，有机物及无机物纯化，放射性废液处理，燃料电池隔膜及选择性电极等。
4. 离子交换的水处理中的应用
EDI(Electro-de-ionization)是一种将离子交换技术、离子交换膜技术和离子电迁移技术(电渗析技术)相结合的纯水制造技术。该技术利用离子交换能深度脱盐来克服电渗析极化而脱盐不彻底,又利用电渗析极化而发生水电离产生H和OH离子实现树脂自再生来克服树脂失效后通过化学药剂再生的缺陷,是20世纪80年代以来逐渐兴起的新技术。经过十几年的发展,EDI技术已经在北美及欧洲占据了相当部分的超纯水市场。
EDI装置包括阴/阳离子交换膜、离子交换树脂、直流电源等设备。其中阴离子交换膜只允许阴离子透过,不允许阳离子通过,而阳离子交换膜只允许阳离子透过,不允许阴离子通过。离子交换树脂充夹在阴阳离子交换膜之间形成单个处理单元,并构成淡水室。单元与单元之间用网状物隔开,形成浓水室。在单元组两端的直流电源阴阳电极形成电场。来水水流流经淡水室,水中的阴阳离子在电场作用下通过阴阳离子交换膜被清除,进入浓水室。在离子交换膜之间充填的离子交换树脂大大地提高了离子被清除的速度。同时,水分子在电场作用下产生氢离子和氢氧根离子,这些离子对离子交换树脂进行连续再生,以使离子交换树脂保持最佳状态。EDI装置将给水分成三股独立的水流:纯水、浓水、和极水。纯水(90%-95%)为最终得到水,浓水(5%-10%)可以再循环处理,极水(1%)排放掉。图2表示了EDI的净水基本过程。
EDI装置属于精处理水系统,一般多与反渗透(RO)配合使用,组成预处理、反渗透、EDI装置的超纯水处理系统,取代了传统水处理工艺的混合离子交换设备。EDI装置进水要求为电阻率为0.025-0.5MΩ·cm,反渗透装置完全可以满足要求。EDI装置可生产电阻率高达15MΩ·cm以上的超纯水。 EDI装置不需要化学再生,可连续运行,进而不需要传统水处理工艺的混合离子交换设备再生所需的酸碱液,以及再生所排放的废水。其主要特点如下:
EDI的净水基本过程
·连续运行,产品水水质稳定
·容易实现全自动控制
·无须用酸碱再生
·不会因再生而停机
·节省了再生用水及再生污水处理设施
·产水率高(可达95%)
·无须酸碱储备和酸碱稀释运送设施
·占地面积小
·使用安全可靠,避免工人接触酸碱
·降低运行及维护成本
·设备单元模块化,可灵活的组合各种流量的净水设施
·安装简单、费用低廉
·设备初投资大 EDI装置与混床离子交换设备属于水处理系统中的精处理设备,下面将两种设备在产水水质、投资量及运行成本方面进行比较,来说明EDI装置在水处理中应用的优越性。
(1)产品水水质比较
EDI装置是一个连续净水过程,因此其产品水水质稳定,电阻率一般为15MΩ·cm,最高可达18MΩ·cm,达到超纯水的指标。混床离子交换设施的净水过程是间断式的,在刚刚被再生后,其产品水水质较高,而在下次再生之前,其产品水水质较差。
(2)投资量比较
与混床离子交换设施相比EDI装置投资量要高约20%左右,但从混床需要酸碱储存、酸碱添加和废水处理设施及后期维护、树脂更换来看,两者费用相差在10%左右。随着技术的提高与批量生产,EDI装置所需的投资量会大大的降低。另外,EDI装置设备小巧,所需厂房远远小于混床。
(3)运行成本比较
EDI装置运行费用包括电耗、水耗、药剂费及设备折旧等费用,省去了酸碱消耗、再生用水、废水处理和污水排放等费用。
在电耗方面,EDI装置约0.5kWh/t水,混床工艺约0.35kWh/t水,电耗的成本在电厂来说是比较经济的,可以用厂用电的价格核算。
在水耗方面,EDI装置产水率高,不用再生用水,因此在此方面运行费用低于混床。
至于药剂费和设备折旧费两者相差不大。
总的来说,在运行费用中,EDI装置吨水运行成本在2.4元左右,常规混床吨水运行成本在2.7元左右,高于EDI装置。因此,EDI装置多投资的费用在几年内完全可以回收。 EDI装置属于水精处理设备, 具有连续产水、水质高、易控制、占地少、不需酸碱、利于环保等优点, 具有广泛的应用前景。随着设备改进与技术完善以及针对不同行业进行优化, 初投资费用会大大降低。可以相信在不久的将来会完全取代传统的水处理工艺中的混合 。
控制氮含量的方法（4种）：生物硝化-反硝化（无机氮延时曝气氧化成硝酸盐，再厌氧反硝化转化成氮气）；折点氯化（二级出水投加氯，到残余的全部溶解性氯达到最低点，水中氨氮全部氧化）；选择性离子交换；氨的气提（二级出水pH提高到11以上，使铵离子转化为氨，对出水激烈曝气，以气体方式将氨从水中去除，再调节pH到合适值）。每种方法氮的去除率均可超过90%。
5. 离子交换膜
一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因为一般在应用时主要是利用它的离子选择透过性，所以也称为离子选择透过性膜。1950年W.朱达首先合成了离子交换膜。1956年首次成功地用于电渗析脱盐工艺上。
离子交换膜是具有离子交换性能的、由高分子材料制成的薄膜(也有无机离子交换股，但其使用尚不普通)。它与离子交换树脂相似，都是在高分子骨架上连接一个活性基团，但作用机理和方式、效果都有不同之处。当前市场上离子交换膜种类繁多，也没有统一的分类方法。一般按膜的宏观结构分为三大类：
1. 非均相离子交换膜 由粉末状的离子交换树脂加黏合剂混炼、拉片、加网热压而成。树脂分散在黏合剂中，因而其化学结构是不均匀的。
2. 均相离子交换膜 均相离子交换膜系将活性基团引入一惰性支持物中制成。它没有异相结构，本身是均匀的。其化学结构均匀，孔隙小，膜电阻小，不易渗漏，电化学性能优良，在生产中应用广泛。但制作复杂，机械强度较低。
3. 半均相离子交换膜 也是将活性基团引入高分子支持物制成的。但两者不形成化学结合，其性能介于均相离子交换膜和非均相离子交换膜之间。
此外，离子交换膜按功能及结构的不同，可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同，但为膜的形式。
6. 隔膜法和离子交换膜法生产氢氧化钠有何区别
氢氧化钠 开放分类： 氢氧化钠、烧碱、苛性钠、火碱、液碱 NaOH固体溶于水放热；又称烧碱、火碱、苛性钠,是常见的、重要的强碱,英文名称sodiun hydroxide（别名Caustic soda）. 化学式NaOH 分子量40.01.CASRN: 1310-73-2 .EINECS 登录号215-185-5. 密度2.130克/厘米3,熔点318.4℃,水溶性SOLUBLE,沸点1390℃,Kb=3.0,pKb= -0.48.钠（Na）元素在元素周期表中为第11号元素,位于元素周期表第ⅠA族（第Ⅰ主族）第3周期,属于碱金属族（该族元素均呈强碱性,氢（H）元素除外）.其核外电子排布为2、8、1（1s2,2s2,2p6,3s1）,最外层3s1电子为其价电子,Na元素很容易失去3s1电子而形成正一价的钠离子（Na+）,故呈强金属性.Na元素与水反应（与水反应时,应用烧杯并在烧杯上加盖玻璃片,反应时钠块浮在水面上,熔呈球状,游于水面,有“丝丝”的响声,并有生成物飞溅）,生成强碱性NaOH溶液,并放出氢气.固体NaOH中OH以O-H共价键结合,Na与OH以强离子键结合,溶于水其解离度近乎100%,故其水溶液呈强碱性,可使无色的酚酞试液变成红色,或使PH试纸变蓝等. 纯的无水氢氧化钠为白色半透明,结晶状固体.氢氧化钠极易溶于水,溶解度随温度的升高而增大,溶解时能放出大量的热,288K时其饱和溶液浓度可达26.4mol/L.它的水溶液有涩味和滑腻感,溶液呈强碱性,具备碱的一切通性.市售烧碱有固态和液态两种：纯固体烧碱呈白色,有块状、片状、棒状、粒状,质脆；纯液体烧碱为无色透明液体.氢氧化钠还易溶于乙醇、甘油；但不溶于乙醚、丙酮、液氨.对纤维、皮肤、玻璃、陶瓷等有腐蚀作用,溶解或浓溶液稀释时会放出热量；与无机酸发生中和反应也能产生大量热,生成相应的盐类；与金属铝和锌、非金属硼和硅等反应放出氢；与氯、溴、碘等卤素发生歧化反应.能从水溶液中沉淀金属离子成为氢氧化物；能使油脂发生皂化反应,生成相应的有机酸的钠盐和醇,这是去除织物上的油污的原理. 氢氧化钠的用途十分广泛,在化学实验中,除了用做试剂以外,由于它有很强的吸湿性,还可用做碱性干燥剂.烧碱在国民经济中有广泛应用,许多工业部门都需要烧碱.使用烧碱最多的部门是化学药品的制造,其次是造纸、炼铝、炼钨、人造丝、人造棉和肥皂制造业.另外,在生产染料、塑料、药剂及有机中间体,旧橡胶的再生,制金属钠、水的电解以及无机盐生产中,制取硼砂、铬盐、锰酸盐、磷酸盐等,也要使用大量的烧碱.工业用氢氧化钠应符合国家标准 GB 209-93；工业用离子交换膜法氢氧化钠应符合国家标准 GB/T 11199-89；化纤用氢氧化钠应符合国家标准 GB 11212-89；食用氢氧化钠应符合国家标准 GB 5175-85. 在工业上,氢氧化钠通常称为烧碱,或叫火碱、苛性钠.这是因为较浓的氢氧化钠溶液溅到皮肤上,会腐蚀表皮,造成烧伤.它对蛋白质有溶解作用,有强烈刺激性和腐蚀性（由于其对蛋白质有溶解作用,与酸烧伤相比,碱烧伤更不容易愈合）.用0.02%溶液滴入兔眼,可引起角膜上皮损伤.小鼠腹腔内LD50: 40 mg/kg,兔经口LDLo: 500 mg/kg.粉尘刺激眼和呼吸道,腐蚀鼻中隔；溅到皮肤上,尤其是溅到粘膜,可产生软痂,并能渗入深层组织,灼伤后留有瘢痕；溅入眼内,不仅损伤角膜,而且可使眼睛深部组织损伤,严重者可致失明；误服可造成消化道灼伤,绞痛、粘膜糜烂、呕吐血性胃内容物、血性腹泻,有时发生声哑、吞咽困难、休克、消化道穿孔,后期可发生胃肠道狭窄.由于强碱性,对水体可造成污染,对植物和水生生物应予以注意. 《化学危险物品安全管理条例 (1987年2月17日国务院发布)》,《化学危险物品安全管理条例实施细则 (化劳发[1992] 677号)》,《工作场所安全使用化学品规定 ([1996]劳部发423号)》等法规,针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定；《常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92)》将该物质划为第8.2 类碱性腐蚀品；《隔膜法烧碱生产安全技术规定 (HGA001-83)》、《水银法烧碱生产安全技术规定 (HGA002-83)》作了专门规定.
7. 氯碱电解设备用什么样的离子交换膜
氯碱最早工业化是日本旭化成的海水淡化
现在基本用的都是国外产的均相膜，如美国杜邦，德国的FUMA-TECH
日本的旭化成和旭硝子等
国内的均相膜基本忽悠人的，异相膜也就那么两三家做的不错
8. 离子交换树脂设备都由哪些部件组成
EDI装置包括阴/阳离子交换膜、离子交换树脂、直流电源等设备。其中阴离子交换膜... EDI装置属于精处理水系统,一般多与反渗透(RO)配合使用,组成预处理、反渗透
9. 离子交换膜的制备方法
离子交换膜分均相膜和非均相膜两类，它们可以采用高分子的加工成型方法制造。
①均相膜先用高分子材料如丁苯橡胶、纤维素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等制成膜，然后引入单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在膜内聚合成高分子，再通过化学反应，引入所需的功能基团。均相膜也可以通过单体如甲醛、苯酚、苯酚磺酸等直接聚合得到。
②非均相膜用粒度为200～400目的离子交换树脂和寻常成膜性高分子材料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、氟橡胶等充分混合后加工成膜。
无论是均相膜还是非均相膜，在空气中都会失水干燥而变脆或破裂，故必须保存在水中。
10. 为什么氯碱工业中用阳离子交换膜 不用阴离子 不用交换膜不行
因为氯离子和氢氧根离子都是阴离子要向阳极运动，同种电荷排斥异种电荷吸引。不用交换膜分离物质困难