电渗法的介绍

实验35电渗第一篇：实验35电渗实验35 电渗一、目的①用电渗法测定SiO2对水的ε电势②观察电渗现象，了解电渗法实验技术概要。

二、基本原理电渗是胶体常见的电动现象的一种。

早在1809年,就观察到在电场作用下，水能通过多孔沙土或粘土隔膜的现象(图Ⅱ.97)。

这种现象是胶体常见的电动现象的一种。

多孔固体在与液体接触的界面处因吸附离子或本身电离而带电荷，分散介质则带相反的电荷。

在外电场的作用下,介质将通过多孔固体隔膜贯穿隔膜的许多毛细管而定向移动,这就是电渗现象。

电渗与电泳是互补效应。

由于液体对多孔固体的相对运动，不发生在固体表面上，而发生在多孔固体表面的吸附层上。

这种固体表面吸附层和与之相运动的液体介质间的电势差，叫做电动电势或ε电势。

因此，通过电渗可以测求电ε势,从而进一步了解多孔周体表面吸附层的性质。

电渗的实验方法原则上是要设法使所要研究的分散相质点固定在静电场中（通以直流电），让能导电的分散介质向某一方向流经刻度毛细管，从而测量出其流量（㎝3）、在测量出（或查出)相同温度下分散介质的特性常数和通过的电流后，即可算出ε电势。

设电渗发生在一个半径为r的毛细管中，又设固体与液体接触界面处的吸附层厚度为δ(δ比r 小许多,因此，双电层内液体的流动可不予考虑)，若表面电荷密度为σ加于长为l的毛细管两端的电势差为U电势梯度U，则界面单位面积上所受的电力为 lU F=σl为当液体在毛细中流动时，界面单位面积上所受的阻力为f=ηdvv=η dxδ式中υ-电渗速度η-液体的黏度当液体匀速流动时F=f，即σUv=ηlδυ=Uσδ（II.199）lη假设界面处的电荷分布情况类似于一个处在介电常数为ε的液体中平板电容器上的电荷分布，其电容为C=Qξ=Sε4πδ式中 Q-电荷量S-面积由此可得σ=Qζε-（II.200）S4πδ将式（II.199）代入式（II.200）中，得υ=Uεζ（II.201）4πηl若毛细管的截面积为A，单位时间内流过毛细管的液体量为V，则V=Aυ=AεζU（II.202）4πηll1lIl=I•=（II.202）AkAkA而U=IR=Iρ式中 I-通过二电极间的电流R-二电极间的电阻k-液体介质的电导率。

电渗析法百科名片电渗析法是利用电场的作用，强行将离子向电极处吸引，致使电极中间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水的。

一般情况下水中离子都可以自由通过交换膜，除非人工合成的大分子离子。

电渗析与电解不同之处在于：电渗析的电压虽高，电流并不大，维持不了连续的氧化还原反应所需；电解却正好相反。

电渗析广泛应用于化工、轻工、冶金、造纸、海水淡化、环境保护等领域。

目录编辑本段电渗析法（electrodialysis【ED】）指的是在外加直流电场的作用下，利用阴离子交换膜和阳离子交换膜的选择透过性，使一部分离子透过离子交换膜而迁移到另一部分水中，从而使一部分水淡化而另一部分水浓缩的过程。

编辑本段基本原理和特点电渗析器中交替排列着许多阳膜和阴膜，分隔成小水室。

当原水进入这些小室时，在直流电场的作用下，溶液中的离子就作定向迁移。

阳膜只允许阳离子通过而把阴离子截留下来；网膜只允许阴离子通过而把阳离子截留下来。

结果佼这些小室的一部分变成含离子很少的淡水室，出水称为淡水。

而与淡水室相邻的小室则变成聚集大量离子的浓水室，出水称为浓水。

从而使离子得到了分离和浓缩，水便得到了净化。

电渗析和离子交换相比，有以下异同点：（1）分离离子的工作介质虽均为离子交换树脂，但前者是呈片状的薄膜，后者则为圆球形的颗粒；（2）从作用机理来说，离子交换属于离子转移置换，离子交换树脂在过程中发生离子交换反应。

而电渗析属于离子截留置换，离子交换膜在过程中起离子选择透过和截阻作用。

所以更精确地说，应该把离子交换膜称为离子选择性透过膜；（3）电渗析的工作介质不需要再生，但消耗电能；而离子交换的工作介质必须再生，但不消耗电能。

电渗析法处理废水的特点是；不需要消耗化学药品，设备简单，操作方便。

编辑本段电潜桥膜利用电渗析原理进行脱盐或处理废水的装置，称为电渗析器。

(1)电渗析器的构造它由膜堆、极区和压紧装置三大部分构成。

1)膜堆：其结构单元包括阳膜、隔板、阴膜，一个结构单元也叫一个膜对。

利用半透膜的选择透过性来分别不同的溶质粒子〔如离子〕的方法称为渗析。

在电场作用下进展渗析时，溶液中的带电的溶质粒子〔如离子〕通过膜而迁移的现象称为电渗析。

利用电渗析进展提纯和分别物质的技术称为电渗析法，它是20 世纪50 年月进展起来的一种技术，最初用于海水淡化，现在广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业，尤以制备纯水和在环境保护中处理三废最受重视，例如用于酸碱回收、电镀废液处理以及从工业废水中回收有用物质等。

中文名：电渗析外文名：electroosmosis利用材质：半透膜的选择透过性对象：溶质粒子广泛用于：化工、轻工、冶金等特点：价格廉价等名目1简介2原理3实际应用4应用范围5根本性能6方法特点简介电渗析装置(3 张)电渗析过程是电化学过程和渗析集中过程的结合；在外加直流电场的驱动下，利用离子交换膜的选择透过性(即阳离子可以透过阳离子交换膜，阴离子可以透过阴离子交换膜)，阴、阳离子分别向阳极和阴极移动。

离子迁移过程中，假设膜的固定电荷与离子的电荷相反，则离子可以通过；假设它们的电荷一样，则离子被排斥，从而实现溶液淡化、浓缩、精制或纯化等目的[1] 。

电渗析与近年引进的另一种膜分别技术反渗透相比，它的价格廉价，但脱盐率低。

当前国产离子交换膜质量亦很稳定，运行治理也很便利。

电渗析原理电渗析使用的半渗透膜其实是一种离子交换膜。

这种离子交换膜按离子的电荷性质可分为阳离子交换膜(阳膜)和阴离子交换膜(阴膜)两种。

在电解质水溶液中，阳膜允许阳离子透过而排斥阻挡阴离子，阴膜允许阴离子透过而排斥阻挡阳离子，这就是离子交换膜的选择透过性。

在电渗析过程中，离子交换膜不像离子交换树脂那样与水溶液中的某种离子发生交换，而只是对不同电性的离子起到选择性透过作用，即离子交换膜不需再生。

电渗析工艺的电极和膜组成的隔室称为极室，其中发生的电化学反响与一般的电极反响一样。

阳极室内发生氧化反响，阳极水呈酸性，阳极本身简洁被腐蚀。

渗析和电渗析技术简介及在水处理中的应用一、渗析和电渗析技术简介人们早就觉察，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。

假设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，我们会觉察烧杯内的清水带有咸味，说明盐的分子已经透过羊皮纸或半透膜进入清水。

假设把穿孔杯中的盐水换成糖水，则会觉察烧杯中的清水不会带甜味。

明显，假设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根本上都分别出来，使混合液中的糖和盐得到分别。

这种方法叫渗析法。

渗析时外加直流电场常常可以加速小离子自膜内向膜外的集中，为电渗析。

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进展，消灭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，分别不同的分子或粒子;②依靠薄膜的离子构造分别性质不同的离子，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依靠薄膜有选择的溶解性分别某些物质，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。

电渗析过程原理可由图 3-23 来说明。

这是一个简洁的三隔室电渗析器，中间淡水室装有混合阴、阳离子交换树脂或装填离子交换纤维等，两边是浓室〔与极室在一起〕。

它的作用原理有以下几个过程。

① 电渗析过程∶在外电场作用下，水中电解质通过离子交换膜进展选择性迁移，从而到达去除离子的作用。

② 离子交换过程∶ 此过程靠离子交换树脂对水中的电解质的交换作用，到达去除水中的离子。

电渗析法原理电渗析法是一种利用电场在稀溶液中分离有机物或无机物的方法。

该方法主要基于体系中离子的运动和分离效应，在不同离子的移动速度差异的驱动下，离子可以被有效地分离并富集。

本文将对电渗析法的原理、特点及应用进行详细介绍。

一、电渗析法的原理电渗析法是利用极化膜对离子的选择性通透性及外加电场作用下离子的迁移速度不同的原理进行分离、浓缩和纯化的方法。

简单地说，电渗析法基于弱电解质在电场力作用下形成的稳态浓度分布，离子将沿着浓度差距较大的方向迁移，从而达到纯化分离的效果。

在电渗析法中，将含有不同离子的稀溶液分别置于两个相邻的离膜容器中，使其中一个电容器的阳、阴极将稀溶液中的离子进入膜孔道，随后，在另一个电容器的阳、阴极处再次进入稀溶液，这样持续许多次，离子得以翻越离膜从而被有效分离。

电渗析的分离离子弱电解质的能力强于中强电解质，所以电渗析分离电极间的浓差大于10mg/L。

二、电渗析法的特点电渗析法具有如下的特点：1. 较高的选择性：电渗析法可以选择性地分离出目标组分，而不意外地损失其他有用物质。

2. 纯化效果好：电渗析法具有高效纯化能力，可以将来自各种类型原料的稀溶液高效地分离纯化。

3. 操作简单：电渗析法的操作流程相对简单，不需要太多专业知识，容易掌握。

4. 适用性广：电渗析法可以适用于各种类型的物质，对于一些其他方法难以处理和分离的物质，其效果也较好。

5. 经济性高：电渗析法使用电能作为驱动力，与传统的化学和物理分离方法相比，电渗析法更经济。

三、电渗析法的应用电渗析法已经广泛应用于医药、食品、化工、环保和生物技术领域，可以实现精细分离和高效纯化，具有广泛的应用前景和重要意义。

下面将分别阐述电渗析法在不同领域的应用。

1. 医药领域电渗析法在医药制造中的应用越来越广泛。

在制药中，电渗析法可以用于分离、富集和纯化目标物质，可以纯化和分离许多类型的物质从而加快药物的生产，提高药品的品质和纯度。

2. 食品领域电渗析法在食品工业中的应用也很广泛。

知识讲座第二讲电渗析技术简介电渗析是五十年代发展起来的膜法分离技术之一，它的应用范围巳从初期的海水和 苦咸水淡化扩大到电子、医药、化工、工业 综合利用等乃至环境保护领域中。

目前，我国巳有二十多个省市共1000多台电渗析设备投入运转。

为进一步普及电渗析技术，仍有必要对电渗折技术作概念性介绍。

一、电渗析的原理电渗析是利用具有选择透过性的离子交换膜在外加直流电场的作用下，使水中的离子作定向迁移，并有选择地通过带有不同电荷的离子交换膜，从而达到溶质和溶剂分离的一种物理化学过程。

其原理如图所示。

图为一个4隔室型的电渗折原理示意 图，A 为阴离子交换膜（简称阴膜），C 为 阳离子交换膜（简称阳膜），阴膜与阳膜交替 排列，两端设置电极。

阴膜与阳膜之间的空间称为隔室。

包含电极的隔室称极室，通入极室的水流称为极水。

将含有NaCl 的溶液分别通入隔室1、3和 2、4中，并将极水分别通入阳极室a 和阴极室b 。

当接通电源后，水中的离子即开始作定向迁移，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移。

由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻挡阴离子；阴离子交换膜只允许阴离子通过，阻挡阳离子。

因此，隔室1、3中的钠离子分别透过阳膜进入隔室2、4；氯离子透过阴膜进入隔室2、4。

而隔室2、4中的钠离子和氯离子则均被不同电性的离子交换膜所阻挡而不能迁出，于是形成1、3隔室中的离子数量减少，2、4隔室中的离子数量增加的交替排列的脱盐室和浓缩室。

在应用中，以紧面装置将众多的隔室压紧，使所有的淡水隔室和浓水隔室各自联通，即可进行工作。

二、电滲析器的构造电渗析器包括由离子交换膜、隔板、隔网组成的膜堆部分和电极、极框组成的电极部分。

各部分以紧固框架压紧，成为一个整体。

离子交换膜：电渗析设备中的离子交换膜在整个设备中是最关重要的部件，膜性能的优劣对设备的脱盐能力起着决定性的作用。

离子交换膜通常以聚乙烯等高分子材料为基膜，基膜的高分子链上，接有可以电离出阳离子或阴离子的活性基团，活性基团由固定基团和解离离子组成。

稀土电渗法采矿是一种新型的稀土矿产开采技术，它利用电场作用原理，通过控制电渗流和浓度差，实现对稀土矿层的开采。

本文将介绍稀土电渗法采矿的原理、技术要点、优势和应用前景。

一、原理电渗法采矿的原理是基于电场对水溶液和矿物颗粒的作用。

在电场的作用下，带电离子和水分子的定向迁移会导致各种物理化学过程的发生。

稀土矿层中的水溶液在电场作用下，会通过微小的通道向负极方向移动，同时稀土元素也会随之迁移，从而实现稀土矿层的开采。

二、技术要点1. 设备：电渗法采矿需要使用专门的设备，包括电极、电源、管道等。

电极通常由导电材料制成，电源提供所需的电场，管道用于收集迁移的溶液和稀土元素。

2. 电极布置：电极的布置方式对电渗效果有重要影响。

通常采用星型、三角型和板式电极布置方式，以适应不同矿层结构和开采条件。

3. 电参数：电参数包括电压、电流、极板面积等，它们对电渗流和浓度差的影响很大。

需要根据矿层结构和开采条件，合理选择电参数，以达到最佳的开采效果。

4. 操作过程：操作过程中需要注意控制电场强度、离子浓度、温度等因素，以确保开采过程的稳定性和安全性。

三、优势稀土电渗法采矿相对于传统采矿方法具有以下优势：1. 高效：利用电场作用，可以大大提高开采效率，缩短开采周期。

2. 环保：相比传统采矿方法，电渗法采矿对环境的影响较小，降低了废水、废气和废渣的排放。

3. 适用性强：该方法适用于各种类型的稀土矿层，具有广泛的适用性。

4. 自动化程度高：随着技术的不断进步，电渗法采矿的自动化程度越来越高，可以降低人工成本。

四、应用前景稀土电渗法采矿作为一种新型的稀土矿产开采技术，具有广阔的应用前景。

随着技术的不断进步和设备成本的降低，该方法有望在稀土矿产开采领域得到更广泛的应用。

同时，该方法还可以与其他采矿方法相结合，形成更加高效、环保的稀土矿产开采技术体系。

总之，稀土电渗法采矿是一种具有广阔应用前景的稀土矿产开采技术，具有高效、环保、适用性强和自动化程度高等优点。