电渗析器
一、 电渗析器的主要结构
电渗析器的主要由膜堆、级区及夹紧装置组成，见图7-6。
图7-
6 电渗析器的基本结构及组装形式
1-压紧板；2-垫板；3-电极；4-垫圈；
5-导水、极水板；6-阳膜；7-淡水隔板框；
8-阴膜；9-浓水隔板框—极水；—浓水；……淡水
在电渗析器中“膜对”是最小电渗析工作单元，它由阴膜、淡水隔板、阳膜和浓水隔板组成。由若干个膜对组成的总体称为“膜堆”。置于电渗析器夹紧装置内侧的电极称为“端电极”。在电渗析器膜堆内，前后两极共同的电极称为“共电极”。
电渗析器的组装方式有串联、并联及串-并联相结合的几种形式。常用“级”和“段”来表示。“级”是指电极对的数目。“段” 是指水流方向，水流通过一个膜堆后，改变方向进入后一个膜堆，即
增加一段。电渗析器的组装方式有一级一段、一级多段、多级多段等。图7-7是电渗析器的组装方式示意图。
一级一段电渗析器即一台电渗析器仅含一段膜堆，由于只有一对端电极，通过每个膜对的电流强度相等。水流通过膜堆时，是平行地向同一方向通过各膜对，实际上这样的膜堆是以并联的形式组成一段。这种电渗析器的产水量大，整台脱盐率就是1张隔板流程长度的脱盐率，多用于大、中型制水场地。国内一级一段电渗析器一般含有200~360个膜对。
一级多段电渗析器通常含有2~3段，使用一对电极，膜堆中通过每个膜对的电流强度相等。这类电渗析器段与段之间的水流方向
图7-7 电渗析器的“级”和“段”示意图
相反，内部必须装有用来改变水流方向的导向隔板，使水流从一段出来改变方向流入另一段，这种方式实际是串联组装。在级内分段是为了增加脱盐流程长度，以提高脱盐率。这种形式的电渗析器单台产水量较小，压降较大，脱盐率较高，适用于中、小型制水场地。
多级多段电渗析器使用共电极使膜堆分级。一台电渗析器含有2~3级、4~6段。将一台电渗析器分成多级多段进行组装，是为了获得更高的脱盐率，多用于小型海水淡化器和小型纯水装置。
二、电渗析器的性能指标
1． 淡水产量
Q d = 0.0036 nvdb 7-22
式中 Q d ——单台电渗析器在单位时间内的淡水产量，m 3/h ；
n ——并联的膜对数；
v ——除盐室中的流速，cm/s；
d ——隔板厚度，cm；
b ——隔板流水道宽度，cm；
2．脱盐率：
f = (C j-C d) / C j×100% 7-23
式中 f ——脱盐率，%；
C j ——进水含盐量，mmol/L；
C d——出水含盐量，mmol/L；
3．电流效率
电流效率= 理论耗电量/ 实际耗电量×100%
= 26.8×Q d (C j-C d) /（In）×100% 7-24
式中I——电流，A；
其它符号同前。
4．电能消耗
电能消耗= 动力电耗+ 电渗析本体电耗
= 0.00272 H d m / η动+ UI×103 (Q dη电) 7-25
式中U ——操作电压，V；
I——电流，A；
H ——水泵总扬程，m；
d ——原水比重，t/m3；
η动——水泵总效率；
η电——整流器的效率，一般为0.95；
m——水泵供给的总水量Q与淡水产量Q d的比值。
第六节电渗析的脱盐过程
常用的电渗析脱盐流程主要有连续式和循环式两大类。
一、连续式脱盐过程
1．一级多段一次脱盐
使用单台电渗析器就能达到制水产量和质量要求。系统可以连续供水，辅助设备少，动力消耗低。膜堆采用一级多段。这种流程对产水量和脱盐率的调节能力小，多在产水量小而脱盐率要求较高的情况下使用。
对于一级一段的电渗析器，可以由给定的产水量计算所需膜对数N。
N = 1000Q / t w v 7-26
式中Q ——淡水流量，L/s；
t ——隔室水流道厚度，cm；
w——隔室水流道宽度，cm；
v ——除盐室中的流速，cm/s；
2．多级多段一次脱盐
原水经过多台电渗析器后，一次达到脱盐要求，直接得到成品水，如图7-8所示。具有连续出水、管道简单等优点，但操作弹性小，原水含盐量变化时适应性差。适应于中、大型
脱盐场地。
图7-8 一次连续式脱盐流程示意图
（ ED 为电渗析器 ）
当串联的一级一段电渗析器的膜对数相等，隔室流速相同，则在极限电流下每级的脱盐率基本不变，系统的总脱盐率f 为：
n p f f )1(1--= 7-27
式中 p f ——单级电渗析器脱盐率，%；
n ——电渗析器的串联级数。
二、 循环式脱盐过程
1． 循环式间歇脱盐
浓水和淡水分别通过体外循环槽进行循环，当循环脱盐达到成品水质指标后，输送至成品水槽，如图7-9所示。该流程适应性强，适用于脱盐深度大，特别是给水水质经常变化，并要求成品水质稳定的的场合，如流动式野外淡水车、船用脱盐装置和小批量工业产品料液的浓缩、提纯、分离和精制。但该流程需要较多的辅助设备，动力消耗大，且只能间歇供水。
图7-9 循环式间歇脱盐流程示
意图
1- 淡水槽；2-浓水槽
在循环式脱盐过程中，系统的工艺参数将随淡水循环槽浓度的变化而变化。
2． 循环式连续脱盐 这种过程也称为部分循环式脱盐，如图7-10所示。在电渗析
系
统出口的成品水中，有一部分要返回到系统的淡水进水槽，使淡水浓度降低，以减少电渗析器的串联级数或段数。
图7-10 部分循环式连续脱盐流程示意图
部分循环式脱盐过程的淡水流量不等于产水量，一部分淡水要参加回流。操作过程比较灵活，但配管复杂、动力消耗较大。
根据物料平衡可以得到以下几个关系式：
电渗析器进水浓度 di
C =
G
Q G C Q C do R ++ 7-28
回流量 )
1(f f f f Q
G p p --= 7-29
产水量 )(1
/1
/Q G C C C C Q do R do di +--=
7-30
式中 C di ——电渗析器进水浓度，mol / L ；
C R ——原水浓度，mol / L；
C do——淡水出口浓度，mol / L；Q ——产水量，L / s；
G ——回流量，L / s。