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本機(jī)均相膜膜堆規(guī)格：270mm*110mm ，電極板：210mm*80mm隔板尺寸：270mm*110mm 膜片JRJAM-07\JRJCM-07 低電阻耐酸堿，膜堆配各10組膜，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要自行更換膜做實(shí)驗(yàn)。  
一、工作原理
雙極膜是一種一面是陽(yáng)離子交換層而另一面是陰離子交換層的層狀膜，陽(yáng)離子交換層和陰離子交換層的接界處為水層，在外加直流電場(chǎng)的作用下，水層的H₂O裂解成H⁺和OH^-，并分別通過(guò)陽(yáng)離子交換層和陰離子交換層。雙極膜是雙極膜電滲析器的關(guān)鍵部件。雙極膜電滲析器就是利用雙極膜分解水以及陰、陽(yáng)離子交換膜的選擇透過(guò)性將鹽轉(zhuǎn)變?yōu)樗岷蛪A的電滲析裝置。原理如圖1

在直流電場(chǎng)作用下，溶液中的離子發(fā)生定向遷移，鹽室中的陽(yáng)離子透過(guò)陽(yáng)膜，被雙極膜的陰層所阻擋而留在3室，同時(shí)雙極膜解離水產(chǎn)生的OH^—透過(guò)雙極膜的陰層后被陽(yáng)膜所阻擋而留在3室，這樣3室中就產(chǎn)生了堿；鹽室中的陰離子透過(guò)陰膜，被雙極膜的陽(yáng)層所阻擋而留在1室，同時(shí)雙極膜解離水產(chǎn)生的H⁺透過(guò)雙極膜的陽(yáng)層后被陰膜所阻擋而留在1室，這樣1室中就產(chǎn)生了酸；由于鹽室中的離子都是像外遷移的，隨著時(shí)間而達(dá)到淡化效果。
二、應(yīng)用范圍
·從有機(jī)酸鹽和無(wú)機(jī)酸鹽直接生產(chǎn)酸和堿
如：從維生素C鈉鹽直接生產(chǎn)維生素C
從發(fā)酵液中直接分離氨基酸
從甲磺酸鈉溶液制備甲磺酸和氫氧化鈉
從醋酸鈉溶液制備醋酸和氫氧化鈉
從酒石酸鈉溶液制備酒石酸和氫氧化鈉
從乳酸鈉溶液制備乳酸和氫氧化鈉
從葡萄糖酸鈉溶液制備葡萄糖和氫氧化鈉
從氯化鈉溶液制備鹽酸和氫氧化鈉等
·含鹽廢水的處理與回收利用
·堿法草漿黑液的無(wú)污排放處理，并回收堿
·脫除有機(jī)物中的無(wú)機(jī)鹽以純化有機(jī)物，改造舊的化工生產(chǎn)工藝以消除環(huán)境污染
·廢酸和廢堿的回收
·生產(chǎn)電廠鍋爐用的高純水和半導(dǎo)體工業(yè)用的超純水
·工業(yè)廢水的處理和回收應(yīng)用
三、構(gòu)造及組裝方式
1.  構(gòu)造：電滲析器由膜堆、極區(qū)和壓緊裝置三部分構(gòu)成。
（1）膜堆：是由相當(dāng)數(shù)量的膜對(duì)組裝而成的。
膜對(duì)：是由一張陽(yáng)離子交換膜，一張隔板甲（或乙，隔板乙為隔板甲翻轉(zhuǎn)180度）；一張雙極膜，一張隔板乙（或甲）；一張陰離子交換膜，一張隔板丙組成。（圖見(jiàn)附件）
膜：是電滲析器的關(guān)鍵部件，采用本公司自主研發(fā)生產(chǎn)的均相陽(yáng)離子交換膜（陽(yáng)膜），均相陰離子交換膜（陰膜）和均相雙極膜，電滲析器中的膜在組裝前需要裁剪，膜孔的位置與極室隔板的孔的位置相同。
隔板：本裝置采用的是彈性隔板，分酸堿室隔板（甲或乙），鹽室隔板（丙）和極室隔板，交替放在陰、陽(yáng)膜和雙極膜之間，使膜與膜之間保持一定的間隔，沿著隔板平面通過(guò)水流，垂直隔板平面通過(guò)電流。極室隔板只放在極框與膜之間。隔板厚度0.85毫米。三種隔板的示意圖見(jiàn)附件。
（2）極區(qū)包括電極、極框。
電極：為連接電源所用，本設(shè)備電極陽(yáng)極采用鈦涂釕電極（黑色），陰極采用不銹鋼電極（灰色）。
極框：放置在電極和膜之間，以防膜貼到電極上去，起支撐作用。電極板已放置在極框里面。（圖見(jiàn)附件）
（3）壓緊裝置：是用來(lái)壓緊電滲析器，使膜堆、電極等部件形成一個(gè)整體，不致漏水。 (1)陽(yáng)極導(dǎo)流板；(2)彈性隔板；(3)膜；(4)陰極導(dǎo)流板；(5)堿進(jìn)水口；(6)酸出水口；(7)陰極液進(jìn)水口；(8)陰極液出水口；(9)陽(yáng)極液進(jìn)水口；(10)陽(yáng)極液出水口；(11)緊固螺栓；(12)陰極接線(xiàn)柱；(13)陽(yáng)極接線(xiàn)柱；(14)不銹鋼陰極；(15)鈦涂釕陽(yáng)極；(16)鹽進(jìn)水口；(17)酸進(jìn)水口；(18)鹽出水口；(19)堿出水口
圖2雙極膜組器示意圖
 
2.  組裝方式：膜堆的組裝根據(jù)膜的配組而定，主要分為三隔室和二隔室。膜的配組有：陰膜、陽(yáng)膜、雙極性膜（適用于強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽等）；陰膜、雙極性膜（適用于強(qiáng)酸弱堿鹽等）；陽(yáng)膜、雙極性膜（適用于弱酸強(qiáng)堿鹽等）。下面是二隔室和三隔室組裝示意圖。

圖4 三隔室雙極膜電滲析制備酸堿示意圖
3.     膜堆的組裝
膜堆組裝時(shí)，底下放陽(yáng)極板（按照附件中圖片），是為陽(yáng)極，上面再放極室隔板，再放一張陽(yáng)膜……
三隔室的總的次序?yàn)椋宏?yáng)極板，極室隔板，陽(yáng)膜，隔板甲，陰膜，隔板丙，陽(yáng)膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲，陰膜，隔板丙，陽(yáng)膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲，陰膜，隔板丙，陽(yáng)膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲，陰膜，隔板丙，陽(yáng)膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲，陰膜，隔板丙，陽(yáng)膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲，陰膜，隔板丙，陽(yáng)膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲，陰膜，隔板丙，陽(yáng)膜，隔板乙，陰膜，極室隔板，陰極板。一共為7組，有7個(gè)鹽室，7個(gè)酸室，7個(gè)堿室，隔板甲所處的隔室為酸室，隔板乙為堿室，隔板丙為鹽室。
二隔室（陽(yáng)膜/雙極膜構(gòu)型）的總次序?yàn)椋宏?yáng)極板，極室隔板，陽(yáng)膜，隔板甲,陽(yáng)膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲,陽(yáng)膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲,陽(yáng)膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲,陽(yáng)膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲,陽(yáng)膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲,陽(yáng)膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲,陽(yáng)膜，隔板乙，陰膜，極室隔板，陰極板。一共為7組，有7個(gè)鹽室和酸室，7個(gè)堿室，隔板甲所處的隔室為鹽室和酸室，隔板乙為堿室，陰極板和陽(yáng)極板中間的孔不需要使用，工作時(shí)鹽轉(zhuǎn)變?yōu)樗釙r(shí)是在一起的。
二隔室（陰膜/雙極膜構(gòu)型）的總次序?yàn)椋宏?yáng)極板，極室隔板，陽(yáng)膜，隔板甲，陰膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲，陰膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲，陰膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲，陰膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲，陰膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲，陰膜，隔板乙，雙極膜；隔板甲，陰膜，隔板乙，雙極膜，極室隔板，陰極板。一共為7組，有7個(gè)鹽室和堿室，7個(gè)酸室，隔板甲所處的隔室為酸室，隔板乙為鹽室和堿室，陰極板和陽(yáng)極板中間的孔不需要使用，工作時(shí)鹽轉(zhuǎn)變?yōu)閴A時(shí)是在一起的。
注意雙極膜放置時(shí)，陰面（淡黃色或淺色的一面）朝下（朝陽(yáng)極），陽(yáng)面（棕色的一面）朝上（朝陰極）。陽(yáng)極板，膜，隔板放置的順序及位置不能顛倒，全部按照附件中圖的樣子擺放，陰極板按圖中垂直翻轉(zhuǎn)180度倒扣在最上面，這樣，酸進(jìn)水口與出水口是對(duì)角對(duì)稱(chēng)，堿進(jìn)水口與出水口也是對(duì)角對(duì)稱(chēng)的。組裝完后將整個(gè)膜堆用螺桿緊固，緊固時(shí)注意不要讓膜堆或膜發(fā)生平移，以不漏水為原則，不要用力太大。緊固后將膜堆垂直放置（進(jìn)水口統(tǒng)一在下，出水口在上）在設(shè)備后面的平臺(tái)上，按照要求連接管路即可。
四、       規(guī)格性能
JRPB2711-Ⅰ型雙極膜電滲析設(shè)備主要供實(shí)驗(yàn)研究用，電滲析器為整個(gè)雙極膜電滲析設(shè)備的本體設(shè)備，膜堆是其核心。
膜堆中含有5對(duì)膜，包括5張雙極膜，5張陰膜，5張陽(yáng)膜，20張隔板，規(guī)格均為270×110mm，單張膜有效面積為150cm²（208×72mm）。
陽(yáng)膜為苯乙烯系磺酸型均相陽(yáng)離子交換膜(JCM-Ⅱ)（圖5A下）；陰膜為苯乙烯季銨型均相陰離子交換膜(JAM-Ⅱ) （圖5A上）；雙極膜為苯乙烯系陽(yáng)面為磺酸型，陰面為季銨型均相雙極性膜（BPM-Ⅰ）（圖5B）。雙極膜電滲析器中的這三種膜均為我公司自主研發(fā)生產(chǎn)。在外加直流電場(chǎng)力的作用下，陰膜只讓陰離子通過(guò)而阻擋陽(yáng)離子，陽(yáng)膜只讓陽(yáng)離子通過(guò)而阻擋陰離子，雙極膜的陰，陽(yáng)膜界面層的水分子解離產(chǎn)生OH^-和H⁺并分別通過(guò)陰、陽(yáng)層給相鄰隔室提供OH^- 和H⁺；它們具有耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，柔韌度強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。各膜性能指標(biāo)如下： 表1 陰、陽(yáng)離子交換膜性能

類(lèi)型	型號(hào)	外觀	厚度	交換容量	含水量	面電阻	遷移數(shù)	爆破強(qiáng)度
			mm	mmol/g干膜	%	Ω-cm2	%	105Pa
陽(yáng)膜	JCM-Ⅱ-05	黑色或灰色	0.16-0.23	2.0-2.9	35-43	1-3	95-99	＞2.5
	JCM-Ⅱ-07	黑色或灰色	0.16-0.23	1.8-2.2	33-40	2-5	95-99	＞2.5
	JCM-Ⅱ-10	黑色或灰色	0.16-0.23	1.8-2.0	33-38	3-6	95-99	＞2.5
	JCM-Ⅱ-15	黑色或灰色	0.16-0.23	1.8-2.0	33-38	4-7	95-99	＞2.5
陰膜	JAM-Ⅱ-05	淡黃色	0.16-0.23	1.8-2.2	24-30	4-8	90-95	＞2.5
	JAM-Ⅱ-07	淡黃色	0.16-0.23	1.8-2.0	24-28	5-9	90-95	＞2.5
	JAM-Ⅱ-10	淡黃色	0.16-0.23	1.6-1.8	22-24	6-10	90-95	＞2.5
	JAM-Ⅱ-15	淡黃色	0.16-0.23	1.6-1.8	22-24	6-10	90-95	＞2.5

 
表2  BPM-Ⅰ雙極膜性能

型號(hào)	外觀	厚度	交換容量	含水量	跨膜電壓* （V）	爆破強(qiáng)度
		（mm）	（mmol/克干膜）	（﹪）		（MPa）
BPM-Ⅰ	陽(yáng)面棕黃色	0.16-0.23	陽(yáng)面1.4-1.8	35-40	0.9-1.6	>0.25
	陰面淺灰色		陰面0.7-1.1

*：在0.5 M Na₂SO₄溶液中, 在25℃，10—100mA/cm²  電流密度下測(cè)定 五、輔助設(shè)備
雙極膜電滲析設(shè)備除本體以外尚須配備整流器，磁力泵、過(guò)濾器等輔助設(shè)備，現(xiàn)將與電滲析配套的輔助設(shè)備及部件（序號(hào)7~20）列表如下：
表3 JRHB2711-Ⅰ電滲析設(shè)備配備

序號(hào)	設(shè)備/部件名稱(chēng)	型號(hào)	規(guī)格	材質(zhì)	數(shù)量	備注
1	均相陰離子交換膜	JAM-Ⅱ	270×110mm		10張
2	均相陽(yáng)離子交換膜	JCM-Ⅱ	270×110mm		10張
3	雙極膜	BPM-Ⅰ	270×110mm		10張
4	彈性隔板		270×110×0.75mm	PP	30片
5	極框			PVC	2塊
6	端電極板		208×72mm	鈦涂釕/不銹鋼	2塊	陽(yáng)極為鈦涂釕，陰極為不銹鋼
7	物料泵	MP-30RM			3臺(tái)
8	極水泵	MP-20RZ			1臺(tái)
9	直流穩(wěn)壓可調(diào)電源	30V20A	45mm*25mm*15mm		1臺(tái)

 
六、       使用方法
1.  實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：按照實(shí)驗(yàn)需求組裝膜堆，正確連接管路。檢查電源開(kāi)關(guān)，磁力泵開(kāi)關(guān)，各管路閥門(mén)，取樣閥門(mén)是否處于關(guān)閉狀態(tài)
2.  清洗管道：各個(gè)罐中加入去離子水，打開(kāi)相應(yīng)的磁力泵開(kāi)關(guān)，磁力泵運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)流量閥門(mén)，水在管路中流動(dòng)，清洗3~5分鐘，并檢查膜堆是否漏水。關(guān)閉磁力泵開(kāi)關(guān)，排出管路和罐中的水。
3.  實(shí)驗(yàn)：向陽(yáng)極水罐中加入H₂SO₄溶液（0.5M左右），陰極水罐中加入NaOH溶液（0.6M左右），鹽水罐中加入待分離的料液，其它罐中加入去離子水或一定濃度的酸堿，先開(kāi)磁力泵開(kāi)關(guān)，磁力泵運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)流量閥調(diào)節(jié)流量，水循環(huán)5分鐘。紅色導(dǎo)線(xiàn)接整流器正極，另一端與膜堆陽(yáng)極相連，黑色導(dǎo)線(xiàn)接整流器負(fù)極，另一端與膜堆陰極相連，開(kāi)整流器開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)恒壓或恒流至期望值，開(kāi)始試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后，將整流器電流電壓調(diào)至最小，關(guān)整流器開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)導(dǎo)線(xiàn)與膜堆連接，再關(guān)磁力泵開(kāi)關(guān)停水。
4.  實(shí)驗(yàn)后處理：排出酸，堿，鹽罐中的溶液，加入去離子水循環(huán)，清洗膜3~5分鐘。排出清洗液，再加去離子水循環(huán)，使膜完全浸入在水中，關(guān)閉電源。
 
七、       保養(yǎng)維護(hù)
1.  膜堆裝置中的膜無(wú)論是否拆卸下來(lái)，都需要保持濕潤(rùn)狀態(tài)（室溫在0℃以下時(shí)，膜需要拆卸下來(lái)保存），拆卸下來(lái)的膜最好保存在去離子水中或稀電解質(zhì)（稀鹽酸）溶液中，注意常換水，防止膜表面細(xì)菌滋生；
2.  切忌置膜于強(qiáng)光照射，太陽(yáng)暴曬、高熱烘烤、風(fēng)吹雨淋、嚴(yán)寒冰凍之中；
3.  不與油污接觸，不用合成洗滌劑洗滌，不用硬刷子洗刷，以免使膜受污染和表面損傷；
4.  不要讓膜與尖銳物體接觸，防止膜表面劃傷或破裂；
5.  不要用力拉扯、揉捏或折疊膜，防止膜撕裂，陽(yáng)膜較雙極膜和陰膜強(qiáng)度稍低，尤為注意；
6.  陰膜及雙極膜的陰面不耐氧化，不可與強(qiáng)氧化性化學(xué)物質(zhì)接觸；
7.  膜污染后，可將膜拆卸下來(lái)，對(duì)于有機(jī)物污染（有機(jī)酸等），可用0.2M左右 NaOH溶液浸泡清洗；對(duì)于無(wú)機(jī)物污染（高價(jià)陽(yáng)離子的氫氧化物沉淀等）可用0.2M左右HCl溶液浸泡清洗，對(duì)于細(xì)菌和微生物污染，可以采用絡(luò)合劑和表面活性劑的堿性水溶液處理。同時(shí)也可以采用上述藥劑在線(xiàn)清洗，必要時(shí)可通過(guò)較小電流；
8.  運(yùn)行時(shí)，不宜長(zhǎng)時(shí)間采用大于60mA/cm²的電流密度，以免降低陽(yáng)極電極的使用壽命；
9.  運(yùn)行時(shí)，水溫不宜超過(guò)50℃，以免使膜變形；
10. 暫停運(yùn)行時(shí)，應(yīng)使膜堆各隔室充滿(mǎn)液體，防止膜干燥變形，收縮破裂；
11. 裝置使用時(shí)都在酸堿的條件***意輔助設(shè)備等金屬部件的腐蝕，經(jīng)常擦拭；
12. 膜堆上禁止放金屬物件，以防產(chǎn)生短路。
13. 其他一些相關(guān)操作或問(wèn)題見(jiàn)附件2
 
八、       注意事項(xiàng)
1.   水的預(yù)處理是保證雙極膜電滲析設(shè)備正常運(yùn)行的因素之一，因此水進(jìn)入電滲析器前必須預(yù)處理，保證進(jìn)入雙極膜電滲析設(shè)備的原水水質(zhì)符合以下指標(biāo)：
A:濁度：≯3mg/L；B:含鐵總量：＜0.3 mg/L；C:含錳總量：＜0.1 mg/L；D:含鈣鎂總量＜0.2mg/L；E:耗氧量：＜3mg/L(KMnO₄)；F：水溫：5-50℃；G：污染指數(shù)：＜7；
2.   膜四周邊的裁剪尺寸，應(yīng)比隔板四周邊略小（0.5—1.0mm），孔的裁剪可比隔板對(duì)應(yīng)的孔直徑略大（如大1.0mm）。這樣可以防止膜堆外部因素接觸造成的漏電，也可保證配水管道組裝的整齊；
3.   極水中電解質(zhì)的選用可依照自己的試驗(yàn)情況而定，但要注意電極反應(yīng)以及極水中各離子的遷移動(dòng)向和濃度變化情況；
4.   陽(yáng)極為鈦涂釕電極板，活性層是通過(guò)在鈦板上多次涂上活性材料，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，禁止在用手在黑色活性層上來(lái)回?fù)崦蛴盟⒆铀⑾矗悦馐够钚詫用撀洌?br /> 5.   注意起動(dòng)時(shí)，必須先通水，后通電，停止時(shí)先斷電，嚴(yán)禁停水不停電；
6.   調(diào)節(jié)流量時(shí)，先開(kāi)極水流量閥，后開(kāi)酸堿鹽室流量閥；防止試驗(yàn)初期酸室，堿室中水向高濃度的鹽室中滲透，需要保持一定程度的壓力差；
7.   膜堆組裝時(shí)，雙極膜始終是陰面朝陽(yáng)極，陽(yáng)面朝陰極，不能反裝；
8.   電滲析器的陽(yáng)、陰極與整流器的正、負(fù)極對(duì)應(yīng)，不能反接；
9.   恒電流操作時(shí)，酸室和堿室不能以去離子水開(kāi)始，以防電壓超過(guò)整流器量程；
10.  運(yùn)行時(shí)，整流器顯示的電壓為總電壓（膜堆電壓與電極電壓之和），膜堆電壓測(cè)定需要在膜堆組裝時(shí)膜堆兩側(cè)貼膜放置兩個(gè)薄銅片（銅片不可插入流道中與極水接觸），再用電壓表測(cè)定兩個(gè)銅片間的電位差即為膜堆電壓；
11.  雙極膜電滲析器在運(yùn)行階段電極產(chǎn)生氫氣和氧氣，裝置放置的房間注意通風(fēng)；
12.  磁力泵禁止在無(wú)水條件下空轉(zhuǎn)；
13.  整流器的使用請(qǐng)參照其使用說(shuō)明書(shū)