电渗析、反渗透领域水处理知识精华（二）

十二、电渗析的电极是由什么材料做成的？规格有那些？各有什么优缺点？

电渗析的电极分为几种：钛镀铂电极、钛涂钌电极、石墨电极、不锈钢电极;电极根据电渗析本体尺寸的不同而有所不同，常见的工程用电极规格有：800×1600mm、400×1600mm、400×800mm、340×640mm 等。

不同的电极材料有着不同的特点：

钛镀铂电极：耐腐蚀性相当好，可以在非常苛刻的条件下使用，但铂的价格昂贵，资源较少，限制着其在国内的推广。

钛涂钌电极：是在钛基体上涂敷钌（Ru）、铱（Ir）、钛（Ti）的化合物，经高温处理后形成其混合氧化物;由于钌（Ru）、铱（Ir）、钛（Ti）的离子半径非常接近，点阵结构和空间群属于同一类型，因此在热处理的共氧化中能形成 RuO2-IrO2-TiO2 的固溶体，具有优越的耐腐蚀性能，很适合作为电极材料。

石墨电极：石墨电极很容易被腐蚀，其原因主要有化学腐蚀和机械磨损;石墨作为阳极时，由于阳极氧化，石墨被氧化为 CO2 或 CO，使其晶体结构被破坏而损坏;在电渗析装置中石墨电极损耗主要由于机械作用而造成的，高流速的极水对石墨有很强的冲刷作用，另一方面电极反应所产生的气体对石墨有冲击作用，加上电化学腐蚀，往往造成石墨颗粒剥落污染水质甚至堵塞极水通道;随着钛涂钌电极的出现，石墨电极已逐渐被淘汰。

不锈钢电极：一般说来，不锈钢只用作为阴极而不能作为阳极使用，否则因为天然水中多含有氯离子，会导致不锈钢的阳极溶解生成二价的铁、镍和铬离子。

正确选择电极的材料对于延长电极的使用寿命、降低系统投资和运行费用具有重要的意义，对于不同水质可选用不同材料的电极：

1、以氯化物为主要成分的天然水，可优先选用钛涂钌电极。

2、以硫酸盐为主要成分的天然水，可优先选用铅板、不锈钢、钛涂钌电极。

3、以重碳酸钙为主要成分的天然水，可优先选用不锈钢、钛涂钌电极。

4、混合离子的天然水，可优先选用钛涂钌、石墨以及钛涂铂电极。

十三、淡水室、浓水室、极水室是如何区分的？

一张阳膜、一张隔板、一张阴膜组成一个膜对，阳膜、阴膜中间构成水室，在电场作用下，水室中的离子产生定向移动，当水室中离子经过牵引和膜的选择透过性而离开该水室时，该水室称为淡水室;相反，离子经过牵引和膜的选择透过性而进入该水室时，该水室成为浓水室;阳膜、阴膜或隔板与电极之间产生的水室成为极水室。

十四、电渗析装置由那些部分组成？各部分的特点和功能是什么？

电渗析装置是由几部分组成的，阴膜，阳膜，隔板，电极，夹紧装置，防漏胶板，酸洗系统，流量计，压力表，ABS 管材管件，阀门，可控硅整流柜。

阴膜、阳膜对水中离子具有的选择透过性使系统有浓水，淡水，极水之分，即是装置的脱盐部分。

隔板的主要材料为聚丙烯，起着支撑阴羊膜并与之形成浓淡水室的作用。

电极主要形成离子交换膜所需的电场。电极由布水头、多孔板、PVC 边框组成。

夹紧装置主要是固定阴阳离子交换膜、电极、隔板等使之成为一个整体。

防漏胶板是在电极和隔板之间的，起着防止系统在电极边漏水的现象。

酸洗系统是整个装置中不可缺少的部分。当电渗析装置产生脱盐率下降、产水量下降、操作压力升高等不正常现象时应判断系统是由于何种原因如结垢、无机物污堵、有机物污堵等构成的而采取相应的化学药剂进行化学清洗。

可控硅整流柜是装置的能量馈入部位，是将工频交流电通过可控硅整流器件整流为电压可调的直流电压，加在电极上在膜堆内形成直流电场以牵引溶液中的阴阳离子产生定向移动。可控硅整流柜的主要参数为：整流电压、工作电流以及整流功率。流量计、压力表、ABS 管材 管件、阀门是电渗析的附属配件，起着显示电渗析装置的各种运行参数、水室的接通以及水流方向的切换等作用。

十五、电渗析的脱盐原理是什么？

电渗析装置中的阴阳离子交换膜具有选择透过性，当溶液中的离子在电场作用下发生定向移动时，利用阴阳离子交换膜的选择透过性而透过或不透过相应的交换膜在不同的水室中形成了浓水或淡水。

十六、电渗析浓、淡、极水分布比例大致为多少？

电渗析装置中的浓水、淡水、极水的分布比例大致为 4：4：2，因此在电渗析除盐系统中节约极水的措施是非常有意义的;常用节约极水的措施有部分浓水充当极水后进行排放或采用极水循环;极水循环系统具体方式是软化水或脱盐水+NaCL 溶液充当极水循环。

十七、浓水循环频繁自动倒极系统是如何实现的？其意义是什么？

在当前的水处理行业中，浓水循环频繁自动倒极系统是以可编程控制器为控制核心，以系统产水工艺运行时间为控制函数，利用电动或气动直通阀门、三通阀门来定时切换浓淡水的水流方向，使淡水始终流入产水箱，而浓水固定排入浓水循环箱。在水资源日益匮乏的今天，浓水循环频繁自动倒极系统具有深远的意义，一该系统的水回收率较高可达到百分之八十（视进水水质而定），在一些大型的水处理系统中节水的效果非常明显。二该系统的造价比较低，对系统进水水质的要求比较低，容易推广（在一些对回收率要求较高而又不能够投入较多资金的企业或厂矿的水处理项目中比较有竞争力）。

十八、水处理系统工程中需要哪几种水泵？不同厂家的水泵该如何选型？

水处理系统工程中大致需要普通型泵、增压型泵、防腐蚀型泵。普通型泵一般选用IS 型铸铁水泵;增压型水泵一般选用不锈钢水泵如丹麦格兰夫进口高压泵（根据具体情况而定）;防腐蚀型水泵一般选用IH 型化工泵或工程朔料水泵。

不同厂家的水泵型号都有所不同，首先根据系统的工艺要求选择水泵的流量;其次根据工艺要求选择水泵的扬程（1公斤约等于10 米扬程，1MPa 约等于10 公斤）;再次根据工艺要求来选择水泵的材质（主要是指水泵泵头的材质）;根据各种水泵的耗电量来选择即能达到工艺要求又能节省系统能耗的水泵。

十九、水处理系统中几个基本概念：TDS、SDI、LSI、KSP

TDS ：总溶解固形物（一般和矿化度近似）

SDI ：污染指数是衡量系统预处理效果的指标，SDI<6.7，对深井水（well water） 而言，反渗透装置对进水 SDI 要求为 SDI<5。

LSI ：Langelier Saturation Index, Langelier 指数是衡量反渗透装置结垢倾向的，LSI=0，系统无结垢、无腐蚀倾向;LSI>0，系统有结垢倾向;LSI<0，系 统有腐蚀倾向。对反渗透系统而言，LSI 值要求不大于 0。系统的 LSI 值可用加酸来降低，也可减少系统水回收率来降低。

Ksp ：溶解度平衡常数，反渗透装置对原水中的溶剂、溶质选择透过，在浓水侧 因溶剂的减少而产生了浓缩，当浓水侧溶解固形物浓缩出现因浓度积大于溶解度 平衡常数时就会结晶析出，对反渗透装置带来危害。增加系统的溶解度平衡常数 可用加阻垢剂的方式，阻垢剂能够增加溶解固形物的溶解度。

二十、LSI 指数如何能得到有效的控制？

要能有效地控制系统的 LSI 指数可通过以下几个方面：

1、可通过降低系统水回收率来降低系统 LSI 指数。

2、可通过投加酸来降低系统 LSI 指数。

3、可通过投加相应的药剂来增加系统中溶解盐的溶解度，如投加 TRISPE1000 型阻垢剂。

4、可通过降低或预除去水中容易结构的离子，如通过软化柱软化系统进水。

二十一、反渗透系统中需要使用哪几种仪器仪表？

反渗透系统中需要的仪器仪表有：

1、污染指数仪：用于测量系统预处理的 SDI 指数。

2、浓水流量计：用于测量系统浓水的流量，和产水流量计配合使用来确定系统回收率。

3、产水流量计：用于测量系统产水的流量。产水电导仪：用于测量系统产水水质（电导率）

4、压力表：测量系统进水压力、段间压力、浓水压力、产水压力。

5、进水流量计：用于测量系统总进水流量。

6、温度计：用于测量系统运行的温度。

7、进水 PH 计：用于测量系统进水 PH 值的变化情况。

8、进水电导仪：用于测量系统进水电导率，和产水电导率配合使用来确定系统脱盐率。

9、氧化还原仪：用于测量系统进水中含氧化性物质的多少以确定对系统的威胁程度。

10、 高低压保护开关：用于保护系统不在低压（供水不足）和高压状态下运行。

一个反渗透系统是比较复杂的，使用的仪器仪表是与工艺要求和用户投资情况决定的。正常的反渗透系统只需要产水流量计、浓水流量计、产水电导仪、压力表、 高低压保护就足够了。

二十二、水锤现象是什么？如何解决这一问题？

“水锤”是由于压力容器中混有空气，在启动装置的时候没有采用必须的手段来排除容器中的空气，以至于高压水流混杂着空气向容器内运动时产生剧烈的震动，严重时会将膜元件击的粉碎，带来不可恢复的损失。“防范在先、预防为主”， 如何防止产生“水锤”现象就显得相当重要。一般采取的措施有：

1、高压泵采用软启动方式避免，如降压启动、变频调速启动、带自动控制器的串电阻启动。

2、在操作方式上避免，如在启动时将进口阀门关闭或关小，然后缓慢打开阀门，直到达到系统工作压力时为止。

3、利用控制防止避免，如用 PLC 控制一电动慢开门，在几十秒的时间内打开阀门。

4、利用安装工艺防止，如在浓水排放口设一回流管道，使得管道的高点超过反渗透装置中高的压力容器，这样在装置停止运行时就会在压力容器内存满水。 以上几点是工程应用中常采用的措施，可都采纳也可根据实际情况采用几点，值得注意的是不论哪一个工程第 4 点是通用的。