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电渗析膜污染的成因及控制方法研究现状
曹刚何绪文
（中国矿业大学（北京），北京100012）
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摘要：膜污染是影响电渗析技术应用稳定性和成本的主要图素之一。本文综述了电渗析膜污染的机理，介绍了国内外电渗析膜污染的研究进展和防治错施，指出了未来电渗析膜污染研究与控制的重要方向。
关键词：膜污染；电渗新：膜污染控制
电渗析通过外加直流电场的驱动，使溶液中的阴离子向阳极移造成阴离子交换膜污染严重。
动，面阳离子向阴极移动，再利用离子交换膜的选择透过性(即阳离子交换膜选择性透过阳离子，阴离子交换膜选择性透过阴离子)实现溶液的淡化和浓缩
电渗析设备的性能优务由离子交换膜的性能来决定，因此，离子交换膜是整个设备最为重要的部分。目前电渗析应用范围十分广泛，然面电渗析工业应用的难点之一是物料组成复杂，物料中的杂质可能会污染离子交换膜，或者堵塞瑞流器，从而降低膜堆性能，影响设备稳定运行，基至增加处理成本。因此针对物料组成和特性开展离子交换膜污染控制技术研究是电渗析工业应用的重要保障。本文从电渗析膜污染的成因、研究现状及其控制措施几个方面进行了总结。
1电渗析膜污染的机理
由于物料成分复杂，电渗析装置在运行一段时间后，会造成离子交换膜表面或内部堵塞，导致有效交换面积减少，膜电阻增大，从面对电渗析产生不利影响，通常将这种现象称为膜污染。当膜污染达到一定程度时，离子交换膜的性能将显著下降，最终导致电渗析装置不能正常运行。电渗析膜污染分为表面污染和膜孔堵塞。
造成膜表面污染的原因有如下几点。首先，电位差作为电渗析过程的驱动力，其电流密度在整个装置中是一致的，均通过阴、阳离子的迁移来导电。但由于阴、阳离子在膜内和溶波的迁移数不回，需要借浓差扩散来补充进入膜内的离子通量，导致附近离子的低浓区的出现，同时又需要依靠浓差扩散来补充液体主流的离子通量，则又导致离子的高浓区的出现，最终落质在淡化室的膜面附近出现低液区，在浓缩室膜面附近出现高浓区。低浓区导致膜电阻的增大，降低了电流效率；高浓区则导致沉淀析出附着于膜面上，堵塞膜内通道。其次，由于膜的选择透过性，使得溶剂中的一些溶质不能透过膜，而在膜前停滞，最终逐渐形成高浓度溶质区，当这种现象达到定程度后，这些溶质又以浓差扩散的方式，返回到渡体主流。由于高
面上的形成，增加了溶质渗漏的推动力，降低了溶
浓度溶质区在围
剂透过膜的推动力，导致工作压力差越大，极化程度越严重。随着极化程度的加深，膜面将逐渐产生避胶层，由于溶质浓度过高，会导致沉淀析出面附着于膜面上。此外，当溶质是水溶性的大分子时，由于其扩散系数很小，因此膜表面的落质浓度显著增高形成不可流动的避胶层。当落质是难落性物质时，膜表面的落质浓度将迅速增高，并超过其落解度，从而在膜表面上产生结垢层。此外，膜表面的附者层还有可能是由料液中悬浮物和水溶性高分子的吸附层在膜表面上堆积，最终逐渐形成的滤饼层
面造成膜孔堵塞的原因主要为水溶性大分子在膜孔中的表面吸附、膜孔中析出的难溶性物质以及悬浮物在膜孔中受到空间位阻都可能产生膜孔堵赛目
2电渗析膜污染的研究现状
目前电渗析膜污染的研究涉及化工、冶金、轻工等多个应用领域。研究者评价了不同应用条件下膜污染的过程和影响因素
自前有研究的造成离子交换膜污染的物质主要为天然水体中存在的污染物，包括硬度离子、阴离子表面活性剂、油类、胶体物质腐植酸盐、菌、藻等悬浮物质。硬度离子通常会造成阳离子交换膜污染严重，而阴离子表面活性剂、油类林等，、胶体物质、腐植酸盐、天然有机质、阴离子聚丙烯酰胺、阴离子染料、蛋白质、肽、菌、藻等易
3控制方法的分类
由于电渗析在工业条件下面对的物料往往组成复杂，如不采取相应的控制措施，很容易造成膜污染，进而影响电渗析的稳定运行和应用成本。目前有研究和应用的控制方法可分以下三类
一是对进料进行预处理，去除进料中会造成膜污染的物质。
二是对电渗析的操作条件、设备或离子交换膜进行优化，降低物料在电渗析过程中对离子交换膜的污染。
三是对污染膜的清洗。虽然前期的各种处理方法能有效的降低膜的污染，但膜污染的现象仍然会发生。因此，必须对膜进行清洗。
4展望
目前，随着制膜工艺的不断成熟，膜的制造成本也不断降低，提高膜的特殊性能，增强膜的抗污染性，将使电渗析的运行得到更好的保障，其运行成本也将逐渐降低
综上所述，膜污染机理和控制方法以及其自身性能的提升对于电渗析技术仍是学者们研究的重点。
参考文献
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