電滲析、反滲透領域水處理知識精華（二）

十二、電滲析的電極是由什麽材料做成的？規格有那些？各有什麽優缺點？

電滲析的電極分為幾種：鈦鍍鉑電極、鈦塗釕電極、石墨電極、不鏽鋼電極;電極根據電滲析本體尺寸的不同而有所不同，常見的工程用電極規格有：800×1600mm、400×1600mm、400×800mm、340×640mm 等。

不同的電極材料有著不同的特點：

鈦鍍鉑電極：耐腐蝕性相當好，可以在非常苛刻的條件下使用，但鉑的價格昂貴，資源較少，限製著其在國內的推廣。

鈦塗釕電極：是在鈦基體上塗敷釕（Ru）、銥（Ir）、鈦（Ti）的化合物，經高溫處理後形成其混合氧化物;由於釕（Ru）、銥（Ir）、鈦（Ti）的離子半徑非常接近，點陣結構和空間群屬於同一類型，因此在熱處理的共氧化中能形成 RuO2-IrO2-TiO2 的固溶體，具有優越的耐腐蝕性能，很適合作為電極材料。

石墨電極：石墨電極很容易被腐蝕，其原因主要有化學腐蝕和機械磨損;石墨作為陽極時，由於陽極氧化，石墨被氧化為 CO2 或 CO，使其晶體結構被破壞而損壞;在電滲析裝置中石墨電極損耗主要由於機械作用而造成的，高流速的極水對石墨有很強的衝刷作用，另一方麵電極反應所產生的氣體對石墨有衝擊作用，加上電化學腐蝕，往往造成石墨顆粒剝落汙染水質甚至堵塞極水通道;隨著鈦塗釕電極的出現，石墨電極已逐漸被淘汰。

不鏽鋼電極：一般說來，不鏽鋼隻用作為陰極而不能作為陽極使用，否則因為天然水中多含有氯離子，會導致不鏽鋼的陽極溶解生成二價的鐵、鎳和鉻離子。

正確選擇電極的材料對於延長電極的使用壽命、降低係統投資和運行費用具有重要的意義，對於不同水質可選用不同材料的電極：

1、以氯化物為主要成分的天然水，可優先選用鈦塗釕電極。

2、以硫酸鹽為主要成分的天然水，可優先選用鉛板、不鏽鋼、鈦塗釕電極。

3、以重碳酸鈣為主要成分的天然水，可優先選用不鏽鋼、鈦塗釕電極。

4、混合離子的天然水，可優先選用鈦塗釕、石墨以及鈦塗鉑電極。

十三、淡水室、濃水室、極水室是如何區分的？

一張陽膜、一張隔板、一張陰膜組成一個膜對，陽膜、陰膜中間構成水室，在電場作用下，水室中的離子產生定向移動，當水室中離子經過牽引和膜的選擇透過性而離開該水室時，該水室稱為淡水室;相反，離子經過牽引和膜的選擇透過性而進入該水室時，該水室成為濃水室;陽膜、陰膜或隔板與電極之間產生的水室成為極水室。

十四、電滲析裝置由那些部分組成？各部分的特點和功能是什麽？

電滲析裝置是由幾部分組成的，陰膜，陽膜，隔板，電極，夾緊裝置，防漏膠板，酸洗係統，流量計，壓力表，ABS 管材管件，閥門，可控矽整流櫃。

陰膜、陽膜對水中離子具有的選擇透過性使係統有濃水，淡水，極水之分，即是裝置的脫鹽部分。

隔板的主要材料為聚丙烯，起著支撐陰羊膜並與之形成濃淡水室的作用。

電極主要形成離子交換膜所需的電場。電極由布水頭、多孔板、PVC 邊框組成。

夾緊裝置主要是固定陰陽離子交換膜、電極、隔板等使之成為一個整體。

防漏膠板是在電極和隔板之間的，起著防止係統在電極邊漏水的現象。

酸洗係統是整個裝置中不可缺少的部分。當電滲析裝置產生脫鹽率下降、產水量下降、操作壓力升高等不正常現象時應判斷係統是由於何種原因如結垢、無機物汙堵、有機物汙堵等構成的而采取相應的化學藥劑進行化學清洗。

可控矽整流櫃是裝置的能量饋入部位，是將工頻交流電通過可控矽整流器件整流為電壓可調的直流電壓，加在電極上在膜堆內形成直流電場以牽引溶液中的陰陽離子產生定向移動。可控矽整流櫃的主要參數為：整流電壓、工作電流以及整流功率。流量計、壓力表、ABS 管材 管件、閥門是電滲析的附屬配件，起著顯示電滲析裝置的各種運行參數、水室的接通以及水流方向的切換等作用。

十五、電滲析的脫鹽原理是什麽？

電滲析裝置中的陰陽離子交換膜具有選擇透過性，當溶液中的離子在電場作用下發生定向移動時，利用陰陽離子交換膜的選擇透過性而透過或不透過相應的交換膜在不同的水室中形成了濃水或淡水。

十六、電滲析濃、淡、極水分布比例大致為多少？

電滲析裝置中的濃水、淡水、極水的分布比例大致為 4：4：2，因此在電滲析除鹽係統中節約極水的措施是非常有意義的;常用節約極水的措施有部分濃水充當極水後進行排放或采用極水循環;極水循環係統具體方式是軟化水或脫鹽水+NaCL 溶液充當極水循環。

十七、濃水循環頻繁自動倒極係統是如何實現的？其意義是什麽？

在當前的水處理行業中，濃水循環頻繁自動倒極係統是以可編程控製器為控製核心，以係統產水工藝運行時間為控製函數，利用電動或氣動直通閥門、三通閥門來定時切換濃淡水的水流方向，使淡水始終流入產水箱，而濃水固定排入濃水循環箱。在水資源日益匱乏的今天，濃水循環頻繁自動倒極係統具有深遠的意義，一該係統的水回收率較高可達到百分之八十（視進水水質而定），在一些大型的水處理係統中節水的效果非常明顯。二該係統的造價比較低，對係統進水水質的要求比較低，容易推廣（在一些對回收率要求較高而又不能夠投入較多資金的企業或廠礦的水處理項目中比較有競爭力）。

十八、水處理係統工程中需要哪幾種水泵？不同廠家的水泵該如何選型？

水處理係統工程中大致需要普通型泵、增壓型泵、防腐蝕型泵。普通型泵一般選用IS 型鑄鐵水泵;增壓型水泵一般選用不鏽鋼水泵如丹麥格蘭夫進口高壓泵（根據具體情況而定）;防腐蝕型水泵一般選用IH 型化工泵或工程朔料水泵。

不同廠家的水泵型號都有所不同，首先根據係統的工藝要求選擇水泵的流量;其次根據工藝要求選擇水泵的揚程（1公斤約等於10 米揚程，1MPa 約等於10 公斤）;再次根據工藝要求來選擇水泵的材質（主要是指水泵泵頭的材質）;根據各種水泵的耗電量來選擇即能達到工藝要求又能節省係統能耗的水泵。

十九、水處理係統中幾個基本概念：TDS、SDI、LSI、KSP

TDS ：總溶解固形物（一般和礦化度近似）

SDI ：汙染指數是衡量係統預處理效果的指標，SDI<6.7，對深井水（well water） 而言，反滲透裝置對進水 SDI 要求為 SDI<5。

LSI ：Langelier Saturation Index, Langelier 指數是衡量反滲透裝置結垢傾向的，LSI=0，係統無結垢、無腐蝕傾向;LSI>0，係統有結垢傾向;LSI<0，係 統有腐蝕傾向。對反滲透係統而言，LSI 值要求不大於 0。係統的 LSI 值可用加酸來降低，也可減少係統水回收率來降低。

Ksp ：溶解度平衡常數，反滲透裝置對原水中的溶劑、溶質選擇透過，在濃水側 因溶劑的減少而產生了濃縮，當濃水側溶解固形物濃縮出現因濃度積大於溶解度 平衡常數時就會結晶析出，對反滲透裝置帶來危害。增加係統的溶解度平衡常數 可用加阻垢劑的方式，阻垢劑能夠增加溶解固形物的溶解度。

二十、LSI 指數如何能得到有效的控製？

要能有效地控製係統的 LSI 指數可通過以下幾個方麵：

1、可通過降低係統水回收率來降低係統 LSI 指數。

2、可通過投加酸來降低係統 LSI 指數。

3、可通過投加相應的藥劑來增加係統中溶解鹽的溶解度，如投加 TRISPE1000 型阻垢劑。

4、可通過降低或預除去水中容易結構的離子，如通過軟化柱軟化係統進水。

二十一、反滲透係統中需要使用哪幾種儀器儀表？

反滲透係統中需要的儀器儀表有：

1、汙染指數儀：用於測量係統預處理的 SDI 指數。

2、濃水流量計：用於測量係統濃水的流量，和產水流量計配合使用來確定係統回收率。

3、產水流量計：用於測量係統產水的流量。產水電導儀：用於測量係統產水水質（電導率）

4、壓力表：測量係統進水壓力、段間壓力、濃水壓力、產水壓力。

5、進水流量計：用於測量係統總進水流量。

6、溫度計：用於測量係統運行的溫度。

7、進水 PH 計：用於測量係統進水 PH 值的變化情況。

8、進水電導儀：用於測量係統進水電導率，和產水電導率配合使用來確定係統脫鹽率。

9、氧化還原儀：用於測量係統進水中含氧化性物質的多少以確定對係統的威脅程度。

10、 高低壓保護開關：用於保護係統不在低壓（供水不足）和高壓狀態下運行。

一個反滲透係統是比較複雜的，使用的儀器儀表是與工藝要求和用戶投資情況決定的。正常的反滲透係統隻需要產水流量計、濃水流量計、產水電導儀、壓力表、 高低壓保護就足夠了。

二十二、水錘現象是什麽？如何解決這一問題？

“水錘”是由於壓力容器中混有空氣，在啟動裝置的時候沒有采用必須的手段來排除容器中的空氣，以至於高壓水流混雜著空氣向容器內運動時產生劇烈的震動，嚴重時會將膜元件擊的粉碎，帶來不可恢複的損失。“防範在先、預防為主”， 如何防止產生“水錘”現象就顯得相當重要。一般采取的措施有：

1、高壓泵采用軟啟動方式避免，如降壓啟動、變頻調速啟動、帶自動控製器的串電阻啟動。

2、在操作方式上避免，如在啟動時將進口閥門關閉或關小，然後緩慢打開閥門，直到達到係統工作壓力時為止。

3、利用控製防止避免，如用 PLC 控製一電動慢開門，在幾十秒的時間內打開閥門。

4、利用安裝工藝防止，如在濃水排放口設一回流管道，使得管道的高點超過反滲透裝置中高的壓力容器，這樣在裝置停止運行時就會在壓力容器內存滿水。 以上幾點是工程應用中常采用的措施，可都采納也可根據實際情況采用幾點，值得注意的是不論哪一個工程第 4 點是通用的。