第一章 总论 1
第一节 电渗析工程概述 1
一、电渗析工程概述 1
二、电渗析工程的特点 2
三、电渗析工程发展概况 3
第二节 电渗析基本原理 4
一、非选择性膜电渗析 5
二、离子交换膜电渗析 5
三、电渗析器工作原理 6
第三节 电渗析基本过程与伴随过程 7
第四节 常用淡化方法的比较 9
一、能量消耗 9
二、适用水质的浓度范围 10
三、适于分离的范围 11
第五节 电渗析工程的发展前景 11
一、建造大型装置 11
三、开发天然能源装置 12
二、改进运行方式与清洗措施 12
四、以咸水淡化为中心扩展到其他应用领域 13
五、发展最佳工艺组合 14
六、关于高温电渗析 14
参考文献 16
第二章 离子交换膜 18
第一节 离子交换膜的基本概念 18
一、离子交换膜与离子交换树脂 18
二、离子交换膜的定义 19
三、离子交换膜的名称 19
第二节 离子交换膜的组成和结构 22
一、基本组成 22
二、化学结构 22
三、物理结构 24
第三节 离子交换膜的功能与作用机理 27
一、离子交换膜的基本功能 27
二、离子交换膜选择透过的机理 27
三、离子交换膜选择透过性的理论解释 28
第四节 离子交换膜的分类 32
一、按膜体基材分类 32
二、按膜体宏观结构分类 32
三、按膜机能分类 34
四、按用途分类 36
第五节 离子交换膜的制备方法和工艺 37
一、离子交换膜的基本制造方法 37
二、离子交换膜的基本制造工艺 37
三、离子交换膜的制造方法实例 39
第六节 实用离子交换膜的要求 42
第七节 离子交换膜的存放和使用 44
第八节 国内离子交换膜科研和生产发展的现状 45
参考文献 46
第三章 离子交换膜的性能及测试方法 47
第一节 离子交换膜的主要性能 47
第二节 离子交换膜的常规性能及其测试方法 47
一、含水量(率) 48
二、交换容量 49
三、电导率 51
四、膜电位 55
五、迁移数 59
六、选择透过性 61
七、溶胀度 62
八、机械强度 63
九、厚度 64
一、改进的膜电阻测试方法 65
第三节 改进的膜电阻和膜电位测试方法 65
二、改进的膜电位测试方法 67
第四节 离子交换膜的传质特性参数对电渗析过程的影响 70
一、几种膜的传质特性参数数据 70
二、Ks和-l对电流效率的影响 71
三、水的迁移对浓缩率的影响 74
第五节 含水量和交换容量与膜其他性能的关系 76
一、含水量对膜其他性能的影响 76
二、含水量和交换容量与膜其他性能关系图 79
三、实验结果 80
第六节 膜的传质特性参数的测定 81
一、电解质扩散系数的测定 81
二、水电渗透系数的测定 85
三、水的浓差扩散系数的测定 88
四、用小型电渗析器测定膜的传质特性参数 89
五、压差渗透系数和膜平均孔径的测定 92
第七节 膜性能综合测试装置及其应用 95
一、膜性能综合测试装置 95
二、膜脱盐性能的比较 96
三、膜选择透过系数的测定 97
四、进行电渗析分离的可行性实验 100
五、膜污染和极化试验中的应用 101
参考文献 104
第一节 离子透过膜的迁移行为 105
一、离子透过膜的选择性迁移 105
第四章 电渗析过程理论基础 105
二、影响选择透过系数的因素 106
三、反离子间的选择浓缩性与选择吸附性 112
第二节 电渗析传质过程基本方程式 113
一、电渗析过程基本传质方程 113
二、能斯特-普朗克方程 115
第三节 电渗析过程中的浓差极化现象 117
一、浓差极化现象的一般描述 117
二、浓差极化的特性 120
三、影响极限电流密度的诸因素 124
四、浓差极化的危害与防治 129
第四节 膜中毒和污染引起的异常极化现象 133
一、引起异常极化的原因 133
二、防治阴膜污染的措施 135
第五节 水解离起因及其危害 136
一、影响离子交换膜水解离的因素 137
二、水解离现象的后果 142
第六节 极限电流密度的测定 142
第七节 水型对电渗析操作参数的影响 146
一、海水型水质 147
二、硫酸盐型水质 148
三、碳酸氢盐型水质 150
参考文献 152
第五章 电渗析器 154
第一节 电渗析器的结构 154
一、电渗析器结构类型 154
二、电渗析器主要部件及其作用 156
三、电渗析器结构应具备的条件 163
第二节 电渗析器流体力学特性 164
一、流体力学基础 164
二、隔室内流体动力学特性 170
第三节 电渗析器设计 175
一、隔室结构最佳化 175
二、提高膜堆配水均匀度途径 178
三、电渗析器设计要则 191
一、电渗析器的组装形式 193
第四节 电渗析器安装 193
二、电渗析器的组装方法 195
三、电渗析器的放置形式 195
四、电渗析器直流电路类型 197
第五节 电渗析装置的漏电与节能途径 198
一、漏电成因 199
二、降低能耗的途径 201
参考文献 202
一、电极的作用 203
第六章 电渗析电极 203
第一节 电极的作用及电极反应 203
二、电极反应 204
三、阴极沉淀物的产生及其消除 206
第二节 电极电位 207
一、电极电位产生的原因 207
二、平衡电极电位 208
三、电极电位与pH值之间的关系 210
四、过电位 212
五、氢、氧、氯的过电位 215
六、海水作极水的电极反应 218
第三节 电渗析电极应具备的条件 220
第四节 二氧化钌电极 221
一、基本理论 221
二、二氧化钌电极的特点 222
三、电极的性能 223
四、二氧化钌电极寿命的快速测定 225
五、适合应用的水质范围 227
第五节 石墨电极 227
一、腐蚀机理 227
二、石墨电极的浸渍处理 228
三、加工和应用时应注意的事项 229
第六节 不锈钢电极 229
一、耐腐蚀机理 229
第七节 其他一些电极材料 230
一、钛镀铂电极 230
二、简单的腐蚀实验方法 230
二、铅电极 231
三、二氧化铅电极 232
四、银-氯化银电极 232
五、活性阴极 233
第八节 根据不同水质选择电极材料 234
第九节 电渗析电极的结构 235
一、电极在设计和应用中应考虑的要素 235
二、电极的主要形式 237
三、电极框的主要结构形式 239
四、复合电极 240
参考文献 241
第七章 电渗析工艺设计参数的确定 243
第一节 概述 243
第二节 基础计算式 243
一、流速与流量的计算 243
二、脱盐率 244
三、脱盐能耗 244
四、电流效率 245
五、电渗析器脱盐系统水流压力降计算式 247
第三节 极限状态下诸参数的确定 247
一、极限电流密度经验式 248
二、极限电流时膜对电压计算式 250
三、极限电流及操作电流下脱盐率计算式 250
四、极限电流时单位膜对电阻计算式 252
五、极限电流的测定及常用计算式整理 253
第四节 系统经济设计 256
一、最佳操作电流密度方程式的推导 256
二、脱盐流程形式的选择 258
第五节 各种脱盐流程工艺设计计算 261
一、脱盐级数的确定及流程压降计算 261
二、操作电流的确定 261
三、所需膜面积的计算 266
四、所需总功率的计算 268
一、设计依据 269
第六节 设计实例 269
二、多级一次连续式脱盐的设计计算 270
三、各级实际工作参数的计算 272
四、同例按等电压操作工艺参数的计算 274
五、同例按一级多段脱盐工艺参数的计算 275
六、应用现场实测数据与设计计算值的比较 275
参考文献 277
一、设计水量 278
第一节 原水的利用 278
第八章 电渗析脱盐场地 278
二、浓水排放量 279
三、极水 283
第二节 电渗析进水水质指标及预处理系统 284
一、电渗析进水水质指标 284
二、常见电渗析预处理系统 288
第三节 电渗析脱盐场地的布置 293
一、脱盐场地的总体布置 293
二、设备平面布置实例 295
一、西沙电渗析海水淡化站 303
第四节 海水淡化站 303
二、野岛海水淡化站 309
第五节 苦咸水脱盐场地 312
一、大型苦咸水脱盐场地 312
二、中型苦咸水脱盐场地 316
第六节 纯水制备 322
一、低含盐量原水电渗析深度脱盐 322
二、纯水站设计流程 324
一、几种电渗析运行方式 327
第七节 EDR装置 327
二、EDR装置工艺流程 329
三、EDR装置处理多菌水的效果 331
参考文献 332
第九章 电渗析在化工分离和废水处理中的应用 334
第一节 在海水浓缩方面的应用 334
一、浓缩海水制盐 334
二、海水化学资源综合利用 341
第二节 废水处理与水再生利用 343
一、含重金属离子废水的处理 344
二、从纺织和合成纤维工业废液中回收硫酸盐 349
三、造纸黑液处理 349
四、电镀废水的处理 350
五、城市污水的三级处理 352
六、放射性废水的处理 353
第三节 在食品工业中的应用 353
一、牛奶和乳清除盐 353
二、应用于甘露醇生产 356
三、果汁脱酸 360
四、用于味精生产 361
第四节 季戊四醇和甲酸钠的分离 361
一、分离原理 362
二、季戊四醇母液分离的工艺流程 362
三、季戊四醇和甲酸钠产品质量 365
第五节 丙烯磺酸钠和氯化钠的分离 366
一、选择透过系数 366
二、选择透过系数的测定及诸因素对它的影响 367
三、SAS和NaCl分离结果 369
第六节 特殊化工分离和物质纯化 370
一、同位素的分离 371
二、性质相近离子的分离 371
三、纯化硫氰酸钠回收液 372
四、液体葡萄糖纯化 372
第七节 离子交换膜作电解隔膜的应用 374
一、电解食盐制碱 374
二、丙烯腈电解还原二聚制备己二腈 375
三、在过氧化氢生产中的应用 376
第八节 利用水解离效应制取酸、碱 377
一、由强酸、强碱盐制取强酸、强碱 377
二、由弱酸盐制取弱酸、强碱 378
三、由弱碱盐制取弱碱、强酸 379
第九节 浓差扩散渗析 379
一、渗析电池 382
二、燃料电池 382
第十节 其他方面的应用 382
三、冶金工业中应用 383
第十一节 液膜电渗析 385
一、液膜电渗析提锇 385
二、制取高纯度的铼酸铵 386
参考文献 386
附表1 部分国产离子交换膜的性能 388
附表2 国产电渗析器规格和性能 389
附表3 我国生活饮用水标准(GB5740-85) 391
附表4 世界卫生组织饮用水水质标准(1982) 392
附表5 欧洲共同体委员会暂定饮用水标准(1975) 393
附表6 难溶物质在室温下的溶解度和溶度积 396
附表7 水溶液中阳离子的迁移数 397
附表8 工业用水水质参考标准 398
附表9 工业废水最高容许排放浓度 399
附表10 硬水与硬度换算 400
附表11 原子量表(1981年国际原子量) 401
后记 402