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第一章总论1

第一节 电渗析工程概述1

一、电渗析工程概述1

二、电渗析工程的特点2

三、电渗析工程发展概况3

第二节 电渗析基本原理4

一、非选择性膜电渗析5

二、离子交换膜电渗析5

三、电渗析器工作原理6

第三节 电渗析基本过程与伴随过程7

第四节 常用淡化方法的比较9

一、能量消耗9

二、适用水质的浓度范围10

三、适于分离的范围11

第五节 电渗析工程的发展前景11

一、建造大型装置11

三、开发天然能源装置12

二、改进运行方式与清洗措施12

四、以咸水淡化为中心扩展到其他应用领域13

五、发展最佳工艺组合14

六、关于高温电渗析14

参考文献16

第二章离子交换膜18

第一节 离子交换膜的基本概念18

一、离子交换膜与离子交换树脂18

二、离子交换膜的定义19

三、离子交换膜的名称19

第二节 离子交换膜的组成和结构22

一、基本组成22

二、化学结构22

三、物理结构24

第三节 离子交换膜的功能与作用机理27

一、离子交换膜的基本功能27

二、离子交换膜选择透过的机理27

三、离子交换膜选择透过性的理论解释28

第四节 离子交换膜的分类32

一、按膜体基材分类32

二、按膜体宏观结构分类32

三、按膜机能分类34

四、按用途分类36

第五节 离子交换膜的制备方法和工艺37

一、离子交换膜的基本制造方法37

二、离子交换膜的基本制造工艺37

三、离子交换膜的制造方法实例39

第六节 实用离子交换膜的要求42

第七节 离子交换膜的存放和使用44

第八节 国内离子交换膜科研和生产发展的现状45

参考文献46

第三章离子交换膜的性能及测试方法47

第一节 离子交换膜的主要性能47

第二节 离子交换膜的常规性能及其测试方法47

一、含水量(率)48

二、交换容量49

三、电导率51

四、膜电位55

五、迁移数59

六、选择透过性61

七、溶胀度62

八、机械强度63

九、厚度64

一、改进的膜电阻测试方法65

第三节 改进的膜电阻和膜电位测试方法65

二、改进的膜电位测试方法67

第四节 离子交换膜的传质特性参数对电渗析过程的影响70

一、几种膜的传质特性参数数据70

二、Ks和-l对电流效率的影响71

三、水的迁移对浓缩率的影响74

第五节 含水量和交换容量与膜其他性能的关系76

一、含水量对膜其他性能的影响76

二、含水量和交换容量与膜其他性能关系图79

三、实验结果80

第六节 膜的传质特性参数的测定81

一、电解质扩散系数的测定81

二、水电渗透系数的测定85

三、水的浓差扩散系数的测定88

四、用小型电渗析器测定膜的传质特性参数89

五、压差渗透系数和膜平均孔径的测定92

第七节 膜性能综合测试装置及其应用95

一、膜性能综合测试装置95

二、膜脱盐性能的比较96

三、膜选择透过系数的测定97

四、进行电渗析分离的可行性实验100

五、膜污染和极化试验中的应用101

参考文献104

第一节 离子透过膜的迁移行为105

一、离子透过膜的选择性迁移105

第四章电渗析过程理论基础105

二、影响选择透过系数的因素106

三、反离子间的选择浓缩性与选择吸附性112

第二节 电渗析传质过程基本方程式113

一、电渗析过程基本传质方程113

二、能斯特-普朗克方程115

第三节 电渗析过程中的浓差极化现象117

一、浓差极化现象的一般描述117

二、浓差极化的特性120

三、影响极限电流密度的诸因素124

四、浓差极化的危害与防治129

第四节 膜中毒和污染引起的异常极化现象133

一、引起异常极化的原因133

二、防治阴膜污染的措施135

第五节 水解离起因及其危害136

一、影响离子交换膜水解离的因素137

二、水解离现象的后果142

第六节 极限电流密度的测定142

第七节 水型对电渗析操作参数的影响146

一、海水型水质147

二、硫酸盐型水质148

三、碳酸氢盐型水质150

参考文献152

第五章电渗析器154

第一节 电渗析器的结构154

一、电渗析器结构类型154

二、电渗析器主要部件及其作用156

三、电渗析器结构应具备的条件163

第二节 电渗析器流体力学特性164

一、流体力学基础164

二、隔室内流体动力学特性170

第三节 电渗析器设计175

一、隔室结构最佳化175

二、提高膜堆配水均匀度途径178

三、电渗析器设计要则191

一、电渗析器的组装形式193

第四节 电渗析器安装193

二、电渗析器的组装方法195

三、电渗析器的放置形式195

四、电渗析器直流电路类型197

第五节 电渗析装置的漏电与节能途径198

一、漏电成因199

二、降低能耗的途径201

参考文献202

一、电极的作用203

第六章电渗析电极203

第一节 电极的作用及电极反应203

二、电极反应204

三、阴极沉淀物的产生及其消除206

第二节 电极电位207

一、电极电位产生的原因207

二、平衡电极电位208

三、电极电位与pH值之间的关系210

四、过电位212

五、氢、氧、氯的过电位215

六、海水作极水的电极反应218

第三节 电渗析电极应具备的条件220

第四节 二氧化钌电极221

一、基本理论221

二、二氧化钌电极的特点222

三、电极的性能223

四、二氧化钌电极寿命的快速测定225

五、适合应用的水质范围227

第五节 石墨电极227

一、腐蚀机理227

二、石墨电极的浸渍处理228

三、加工和应用时应注意的事项229

第六节 不锈钢电极229

一、耐腐蚀机理229

第七节 其他一些电极材料230

一、钛镀铂电极230

二、简单的腐蚀实验方法230

二、铅电极231

三、二氧化铅电极232

四、银-氯化银电极232

五、活性阴极233

第八节 根据不同水质选择电极材料234

第九节 电渗析电极的结构235

一、电极在设计和应用中应考虑的要素235

二、电极的主要形式237

三、电极框的主要结构形式239

四、复合电极240

参考文献241

第七章电渗析工艺设计参数的确定243

第一节 概述243

第二节 基础计算式243

一、流速与流量的计算243

二、脱盐率244

三、脱盐能耗244

四、电流效率245

五、电渗析器脱盐系统水流压力降计算式247

第三节 极限状态下诸参数的确定247

一、极限电流密度经验式248

二、极限电流时膜对电压计算式250

三、极限电流及操作电流下脱盐率计算式250

四、极限电流时单位膜对电阻计算式252

五、极限电流的测定及常用计算式整理253

第四节 系统经济设计256

一、最佳操作电流密度方程式的推导256

二、脱盐流程形式的选择258

第五节 各种脱盐流程工艺设计计算261

一、脱盐级数的确定及流程压降计算261

二、操作电流的确定261

三、所需膜面积的计算266

四、所需总功率的计算268

一、设计依据269

第六节 设计实例269

二、多级一次连续式脱盐的设计计算270

三、各级实际工作参数的计算272

四、同例按等电压操作工艺参数的计算274

五、同例按一级多段脱盐工艺参数的计算275

六、应用现场实测数据与设计计算值的比较275

参考文献277

一、设计水量278

第一节 原水的利用278

第八章电渗析脱盐场地278

二、浓水排放量279

三、极水283

第二节 电渗析进水水质指标及预处理系统284

一、电渗析进水水质指标284

二、常见电渗析预处理系统288

第三节 电渗析脱盐场地的布置293

一、脱盐场地的总体布置293

二、设备平面布置实例295

一、西沙电渗析海水淡化站303

第四节 海水淡化站303

二、野岛海水淡化站309

第五节 苦咸水脱盐场地312

一、大型苦咸水脱盐场地312

二、中型苦咸水脱盐场地316

第六节 纯水制备322

一、低含盐量原水电渗析深度脱盐322

二、纯水站设计流程324

一、几种电渗析运行方式327

第七节 EDR装置327

二、EDR装置工艺流程329

三、EDR装置处理多菌水的效果331

参考文献332

第九章电渗析在化工分离和废水处理中的应用334

第一节 在海水浓缩方面的应用334

一、浓缩海水制盐334

二、海水化学资源综合利用341

第二节 废水处理与水再生利用343

一、含重金属离子废水的处理344

二、从纺织和合成纤维工业废液中回收硫酸盐349

三、造纸黑液处理349

四、电镀废水的处理350

五、城市污水的三级处理352

六、放射性废水的处理353

第三节 在食品工业中的应用353

一、牛奶和乳清除盐353

二、应用于甘露醇生产356

三、果汁脱酸360

四、用于味精生产361

第四节 季戊四醇和甲酸钠的分离361

一、分离原理362

二、季戊四醇母液分离的工艺流程362

三、季戊四醇和甲酸钠产品质量365

第五节 丙烯磺酸钠和氯化钠的分离366

一、选择透过系数366

二、选择透过系数的测定及诸因素对它的影响367

三、SAS和NaCl分离结果369

第六节 特殊化工分离和物质纯化370

一、同位素的分离371

二、性质相近离子的分离371

三、纯化硫氰酸钠回收液372

四、液体葡萄糖纯化372

第七节 离子交换膜作电解隔膜的应用374

一、电解食盐制碱374

二、丙烯腈电解还原二聚制备己二腈375

三、在过氧化氢生产中的应用376

第八节 利用水解离效应制取酸、碱377

一、由强酸、强碱盐制取强酸、强碱377

二、由弱酸盐制取弱酸、强碱378

三、由弱碱盐制取弱碱、强酸379

第九节 浓差扩散渗析379

一、渗析电池382

二、燃料电池382

第十节 其他方面的应用382

三、冶金工业中应用383

第十一节 液膜电渗析385

一、液膜电渗析提锇385

二、制取高纯度的铼酸铵386

参考文献386

附表1 部分国产离子交换膜的性能388

附表2 国产电渗析器规格和性能389

附表3 我国生活饮用水标准(GB5740-85)391

附表4 世界卫生组织饮用水水质标准(1982)392

附表5 欧洲共同体委员会暂定饮用水标准(1975)393

附表6 难溶物质在室温下的溶解度和溶度积396

附表7 水溶液中阳离子的迁移数397

附表8 工业用水水质参考标准398

附表9 工业废水最高容许排放浓度399

附表10 硬水与硬度换算400

附表11 原子量表(1981年国际原子量)401

后记402