第六章滲析與電滲析ppt課件

1、第六章 滲析與電滲析 v 滲析滲析v 電滲析電滲析 v 滲析與電滲析的運(yùn)用滲析與電滲析的運(yùn)用v 電滲析過程的研討方向電滲析過程的研討方向6.1 滲析 引言 滲析的原理 滲析膜及其材質(zhì) 滲析過程的傳質(zhì)機(jī)理6.1.1 引言 滲析(Dialysis)過程是溶質(zhì)分子借分散作用透過膜，由濃溶液向稀溶液方向傳送的過程，同時(shí)在反方向上還發(fā)生溶劑分子透過膜的分散。 滲析過程是最早被發(fā)現(xiàn)和利用的膜分別過程。但是由于濃度差是滲析過程獨(dú)一的推進(jìn)力，所以滲析過程往往受體系本身?xiàng)l件的限制，處置速度較慢，選擇性較差，難以對物系進(jìn)展較完全的分別，使之在工業(yè)中的運(yùn)用遭到限制。 滲析過程逐漸被超濾所替代，運(yùn)用領(lǐng)域在不斷減少。

2、滲析過程在某些方面的運(yùn)用中仍是一種有效的膜分別過程，緣由在于它本身的一些特點(diǎn):等溫、等壓的條件下操作，接近于生物體內(nèi)的膜分別過程；設(shè)備和安裝較其它膜分別過程簡單；處置一些高濃度蛋白質(zhì)溶液時(shí)(百分之幾以上)，于濃差極化的緣由，運(yùn)用超濾過程較困難，此時(shí)運(yùn)用滲析過程就比較適宜。 滲析過程最典型、最多的運(yùn)用是血液透析人工腎，用于從腎衰竭或尿毒癥患者的血液中脫除尿素、尿酸，肌肝酸和其它蛋白代謝物，緩解病情。據(jù)報(bào)道，目前全世界用于血液透析的總膜面積高達(dá)35107m2，經(jīng)過該過程凈化的血液每年25億升，在日本接受血液透析的患者已超越8萬人。 6.1.2 滲析的原理溶劑+分散物質(zhì)滲出液膜AB溶劑原液溶質(zhì)6.1

3、.3 滲析膜及其材質(zhì) 用于分散滲析的高分子膜主要可分為荷電膜和非荷電膜，它可以是多孔的也可以是均質(zhì)的。評價(jià)膜的參數(shù)普通包括透過性(溶質(zhì)和水的透過性)、機(jī)械強(qiáng)度、生物順應(yīng)性、有無溶出物及滅菌難易等。 對滲析膜的要求就是要有良好的生物相溶性、一定的機(jī)械強(qiáng)度、對某些物質(zhì)的高浸透性、消毒方便等。6.1.4 滲析過程的傳質(zhì)機(jī)理滲析過程的傳質(zhì)速率方程為: (6-1) 式中: N-傳質(zhì)速率g/s K-總傳質(zhì)系數(shù)cm/s A-膜面積cm2 CLm-膜兩側(cè)的對數(shù)平均濃度差g/m3LmCKAN 總傳質(zhì)系數(shù)K，不僅與膜的性質(zhì)有關(guān)，還與膜兩側(cè)流體的流動(dòng)形狀有關(guān)，普通以為在膜兩側(cè)流體的主體中，有傳質(zhì)阻力，溶質(zhì)經(jīng)過兩側(cè)流

4、體的傳質(zhì)阻力集中于膜兩側(cè)的邊境層中，滲析過程中膜兩側(cè)邊境層濃度分布如圖6-2。圖6-2 滲析膜兩側(cè)邊境層濃度分布 料液側(cè) 膜 滲透側(cè) 透析過程的阻力計(jì)算 總傳質(zhì)系數(shù)K與物質(zhì)在兩層液膜及膜中的傳質(zhì)系數(shù)，K1，K2和Km有如下關(guān)系: (6-2) 亦可寫成阻力的方式，阻力R與在兩液膜及膜中的傳質(zhì)阻力R1，R2， Rm 的關(guān)系為: (6-3)21/1/1/1/1KKKKm21RRRRm 不同的物質(zhì)這三種阻力在總阻力中所占的百分比是不同的。Colton曾調(diào)查了血液透析系統(tǒng)，得到的結(jié)果如圖6-3所示，分子量較小的尿素(60.8，尿酸168.1)來說，滲析膜的阻力占總阻力的60%，對于分子量較大的VB12來

5、說都高達(dá)90%。這樣假設(shè)改良操作形狀，減少兩液膜的阻力，那么有利于低分子物質(zhì)的經(jīng)過。 圖6-3 溶質(zhì)傳質(zhì)阻力的比例 滲析器主要有板框式(Kill)、螺旋卷式(Koff)，和中空纖維式。圖6-4 螺旋卷式血液滲析器 圖6-5 中空纖維式血液滲析器 血液滲析(HD)過程通常不能有效地將中等分子量(500-20.000)的尿毒素脫除，如長期運(yùn)用，會使這些有毒物質(zhì)在血液中積累，因此又開發(fā)了另一種血液過濾(HF)過程的人工腎，由于HF的透水量大，不具備再吸收功能，所以必需對血液進(jìn)展補(bǔ)液，以堅(jiān)持體液量的衡定，圖6-6為兩種人工腎的表示圖，兩種人工腎的性能同腎小球的比較見表6-1。 圖6-6 血液滲析與血液

6、過濾的比較 表6-1 人體腎小球與人工腎大小和性能的比較 由于血液滲析與血液過濾各有優(yōu)缺陷，可以將二者有機(jī)地結(jié)合起來，成為血液透析過濾(HDF)，這三種血液凈化方法對血液中不同分子量溶質(zhì)的透析效能見圖6-7。圖6-7 各種血液凈化法對不同分子量溶質(zhì)的透析效能6.2 電滲析電滲析 引言 電滲析的根本原理 電滲析膜 電滲析器6.2.1 引言 電滲析過程是一個(gè)電化學(xué)分別過程，在電滲析過程中，運(yùn)用荷電膜，在電位差推進(jìn)力的作用下，使溶液中的離子透過膜，而同溶劑和其它的不帶電的組分分開。這種使離子在電場作用下，經(jīng)過膜進(jìn)展?jié)B析遷移的過程稱為電滲析(Electrodialysis)。 圖6-8電滲析的原理表示

7、圖 v電滲析廣泛地運(yùn)用于苦咸水脫鹽，在世界的某些地域電滲析是消費(fèi)淡水的主要過程。v由于新開發(fā)的離子交換膜同原來的膜相比，具有更高的選擇性，更低的膜電阻，更好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性以及更好的機(jī)械強(qiáng)度，使電滲析過程已不僅僅限于在脫鹽方面運(yùn)用，而已在食品、醫(yī)藥及化學(xué)工業(yè)的運(yùn)用中引起廣泛的注重。 6.2.2 電滲析的根本原理 v 在兩電極間交替放置著陰離子傳送膜和陽離子傳送膜 (Cation transfer membrane and Anion transfermembrane)。v 陽離子傳送膜選擇透過陽離子，而陰離子傳送膜選擇透過陰離子。v 在與膜所帶電荷相反的離子透過膜的傳送景象稱為反離子遷移

8、。 從上述分析可知，電滲析過程的三個(gè)根本條件為:直流電場，離子選擇傳送膜和含離子的被處置溶液。 離子交換膜又稱離子選擇性透過膜，是一種由高分子資料制成而具有離子交換基團(tuán)的薄膜，它是隨著對膜的研討而開展起來的。其所以具有選擇透過性主要是由于膜上孔隙率和膜上離子基團(tuán)的作用，是電滲析器的關(guān)鍵元件。離子膜中孔隙的孔徑普通為幾十埃到幾百埃，為離子的透過提供了通道。 圖6-9 電滲析膜離子選擇透過的表示圖 + - Cl- Na+ 陰膜 + - Cl- Na+ 陽膜 離子交換膜在醫(yī)藥工業(yè)中的運(yùn)用有著其它過程無法替代的作用，離子交換膜可以在室溫下進(jìn)展，適于分別熱敏性物質(zhì)，如維生素、氨基酸等。離子交換膜在處置工

9、業(yè)廢水、苦咸水脫鹽領(lǐng)域有著重要的運(yùn)用。 食品工業(yè)中的果汁和乳品工業(yè)的濃縮等領(lǐng)域的運(yùn)用也有著優(yōu)勢，由于食品行業(yè)的分別要求不是特別高，用離子膜技術(shù)比較容易實(shí)現(xiàn)，而且容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化消費(fèi)。離子交換膜在冶金消費(fèi)中也得到了運(yùn)用，在對金、鎳等的回收中都獲得了很好的效果。 在實(shí)踐中，電滲析過程物質(zhì)透過膜的傳送非常復(fù)雜，以NaCl水溶液滲析過程為例加以闡明，見圖6-10，主要有以下的幾種物質(zhì)傳送過程：圖6-10 電滲析過程中的各種傳送過程v反離子遷移，是電滲析過程的主要傳送過反離子遷移，是電滲析過程的主要傳送過程，使進(jìn)料得以脫鹽或濃縮。程，使進(jìn)料得以脫鹽或濃縮。v同名離子遷移，是與膜中固定基團(tuán)帶一樣同名離子遷移

10、，是與膜中固定基團(tuán)帶一樣電荷的離子透過膜的遷移。這是由于電滲電荷的離子透過膜的遷移。這是由于電滲析膜的選擇性不能夠是析膜的選擇性不能夠是100%，使得與反離，使得與反離子遷移量相比，量很小的一部分同名離子子遷移量相比，量很小的一部分同名離子在電場和濃度梯度的作用下，透過膜發(fā)生在電場和濃度梯度的作用下，透過膜發(fā)生遷移，如陰離子透過陽膜，而陽離子透過遷移，如陰離子透過陽膜，而陽離子透過陰膜。同名離子的遷移降低了電滲析過程陰膜。同名離子的遷移降低了電滲析過程的效率。的效率。v電解質(zhì)的滲析，亦稱濃差分散，是反離子電解質(zhì)的滲析，亦稱濃差分散，是反離子在膜兩側(cè)濃度差的作用下發(fā)生的逆電場力在膜兩側(cè)濃度差的作

11、用下發(fā)生的逆電場力方向的分散，是由濃室向淡室的分散，隨方向的分散，是由濃室向淡室的分散，隨著濃室中溶液濃度的提高而分散速度加快，著濃室中溶液濃度的提高而分散速度加快，同樣降低了電滲析過程的效率。同樣降低了電滲析過程的效率。v水的浸透，隨著電滲析過程的進(jìn)展，淡水水的浸透，隨著電滲析過程的進(jìn)展，淡水室中的水含量越來越大，會有越來越多的室中的水含量越來越大，會有越來越多的水從淡室浸透至濃室，而導(dǎo)致淡水的損失。水從淡室浸透至濃室，而導(dǎo)致淡水的損失。v滲漏，在膜兩側(cè)壓力差的作用下，呵斥高壓滲漏，在膜兩側(cè)壓力差的作用下，呵斥高壓側(cè)溶液向低壓側(cè)滲漏，從而降低了電滲析過側(cè)溶液向低壓側(cè)滲漏，從而降低了電滲析過程

12、的效率。程的效率。v水的電滲析，由于膜的選擇透過性，及離子水的電滲析，由于膜的選擇透過性，及離子在膜內(nèi)的遷移數(shù)大于它在溶液中的遷移數(shù)。在膜內(nèi)的遷移數(shù)大于它在溶液中的遷移數(shù)。當(dāng)操作電流密度增大到一定程度時(shí)，離子遷當(dāng)操作電流密度增大到一定程度時(shí)，離子遷移被強(qiáng)化，使膜附近界面內(nèi)反離子濃度趨于移被強(qiáng)化，使膜附近界面內(nèi)反離子濃度趨于零，從而逼迫淡室中的水分子電離產(chǎn)生零，從而逼迫淡室中的水分子電離產(chǎn)生H+和和OH-離子來負(fù)載電流，進(jìn)入濃室，這種水的離子來負(fù)載電流，進(jìn)入濃室，這種水的電滲析景象稱為電滲析過程的極化景象。發(fā)電滲析景象稱為電滲析過程的極化景象。發(fā)生極化的最小電流密度稱為極限電流密度。生極化的最小

13、電流密度稱為極限電流密度。 因此，從上面的分析可知，好的電滲析膜應(yīng)具備如下幾個(gè)條件，離子選擇透過性要大，電解質(zhì)滲析量要小，滲水量要低，膜電阻要小，機(jī)械強(qiáng)度要大，膜構(gòu)造要均勻，而且要本錢低廉。6.2.3 電滲析膜 電滲析膜的性能參數(shù) 電滲析過程中的濃度極化和膜和污染 電滲析膜的性能參數(shù) 交換容量 含水量 膜電阻 反離子遷移數(shù)和選擇透過度 機(jī)械強(qiáng)度 水的浸透量 交換容量 電滲析膜的交換容量是指每克干膜所含活性基團(tuán)的毫克當(dāng)量數(shù)，單位meq/g，是電滲析膜的關(guān)健性質(zhì)。普通說來交換容量越高，選擇性越好，導(dǎo)電才干也越強(qiáng)。但是普通的活性基團(tuán)都具有導(dǎo)水性，所以假設(shè)活性基團(tuán)含量過高，就會引起膜的含水量和溶脹度過

14、大，而影響膜的強(qiáng)度，有時(shí)還會導(dǎo)致膜構(gòu)造過于疏松，反而使膜的選擇性下降。普通膜的交換容量約為23meq/g。 含水量 電滲析膜的含水量是指膜內(nèi)與活性基團(tuán)結(jié)合的內(nèi)在水的質(zhì)量與干膜質(zhì)量比的百分?jǐn)?shù)。膜的含水量與其交換容量和交聯(lián)度有關(guān)， 前者關(guān)系如上所述，對于后者，普通交聯(lián)度大，膜構(gòu)造嚴(yán)密，含水量低。 綜合思索膜的導(dǎo)電才干和溶脹，普通膜的含水量為2040%左右。膜電阻 常用單位膜面積的電阻，面電阻，單位為cm2和電阻率，單位長度的面電阻，單位為cm，或電導(dǎo)率(-1，cm-1)來表示膜電阻，膜電阻是電滲析膜的重要特征之一，直接影響電滲析過程所需求的電壓和電耗，普通來說，膜電阻越低越好。通常以膜在0.1NK

15、Cl或0.1NNaCl溶液中測定的膜電導(dǎo)為比較規(guī)范。 反離子遷移數(shù)和選擇透過度 這兩個(gè)參數(shù)是描畫膜選擇透過性的。其中膜內(nèi)某種離子遷移數(shù)定義為該種離子在膜內(nèi)的遷移量與全部離子在膜內(nèi)遷移量的比值。如在NaCl體系中，陽膜內(nèi)的離子遷移數(shù)為： 反離子遷移數(shù)為： (6-4)CLNaNaNaCCCt 同名離子遷移數(shù)為： (6-5) 式中CNa+，CCl-分別為Na+、Cl-離子在膜內(nèi)的濃度 對于理想的電滲析膜，反離子遷移數(shù)為1，而同名離子的遷移數(shù)為0。CLNaCLCLCCCt 膜的選擇透過度定義為： (6-6) 式中tg，tg及tg分別為反離子在實(shí)踐膜內(nèi)、理想膜內(nèi)及溶液中的遷移數(shù)。 普通要?jiǎng)?wù)虛用的電滲析膜

16、的選擇透過度大于85%，反離子遷移數(shù)大于0.9。 gggggggtttttttP10機(jī)械強(qiáng)度 包括爆破強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，即膜所能接受垂直方向上的最大壓力和平行方向的最大拉力，單位MPa。膜的機(jī)械強(qiáng)度主要取決于膜資料，膜構(gòu)造和加強(qiáng)資料。通常增大交聯(lián)度、減少交換容量和含水量會使膜的機(jī)械強(qiáng)度加強(qiáng)。普通適用膜的爆破強(qiáng)度應(yīng)大于0.3MPa。水的浸透量 即為水透過電滲析膜的量，主要由三種緣由引起的，一是由濃差引起的，二是離子水合形狀所伴帶的，三是水的電滲析。水的浸透量主要取決于膜本身的構(gòu)造和操作條件。由于水的浸透降低了電流效率、脫鹽率和產(chǎn)水率，所以要設(shè)法減少，如可提高膜的交聯(lián)度和厚度，適當(dāng)降交換容量和含水量

17、等。但目前對這一重要參數(shù)尚無一套規(guī)范的測試方法。 另外，描畫電滲析膜的參數(shù)還有膜的厚度，均勻程度、化學(xué)穩(wěn)定性等。電滲析過程對離子膜的要求是離子選擇透過性好，這是衡量離子交換膜優(yōu)劣的主要目的。電滲析過程中的濃度極化和膜和污染 電滲析過程也和一切的膜分別過程一樣，遭到濃度極化和膜污染的影響。 由于膜的選擇透過性，使得臨近膜外表淡室側(cè)的邊境層中反離子濃度減小，在濃室側(cè)的邊境層中反離子濃度增大，尤其當(dāng)電流大于極限電流密度iLim后，甚至能夠發(fā)生水的電滲析，這就是發(fā)生在電滲析過程中的濃度極化。 濃度極化主要取決于電滲析過程的操作電流密度，電滲析膜組件中的流道設(shè)計(jì)和濃室與淡室中的溶液流速。濃度極化對整個(gè)電

18、滲析過程中的膜極為不利，主要表如今以下幾個(gè)方面: 1. 濃度極化將添加完成某一特定分別義務(wù)所需的膜面積； 2. 電解質(zhì)的滲析被強(qiáng)化，降低了膜的選擇性； 3. 水的電滲析被強(qiáng)化，在膜外表易發(fā)生pH值的變化，易生成難溶鹽或堿； 4. 電流效率下降，膜表現(xiàn)出電阻增大，電流密度下降。 膜的污染對膜性能的影響更為嚴(yán)重，往往是不可恢復(fù)的。普通膜污染主要有以下兩個(gè)緣由，一是某些高價(jià)離子如鐵、錳等與膜中的活性基團(tuán)(如磺酸基團(tuán))親合力特別大，它們進(jìn)入膜后，即與這些活性基團(tuán)產(chǎn)生不可逆反響，而固定在膜上，使這些活性基團(tuán)失活；二是膜外表易吸附溶液中的帶電膜體和高聚物電解質(zhì)，如腐植酸、外表活性劑和蛋白質(zhì)等，在膜外表構(gòu)成

19、吸附污染層。 為了控制濃度極化，防止、延緩膜的污染，普通可采取以下措施: 1. 嚴(yán)厲處置原料液，控制重金屬離子、膠體、有機(jī)物的含量。 2. 選擇適宜的操作參數(shù)，如溶液的流速，電流密度和溫度等。 3. 添加溶液在隔離室中的湍動(dòng)，如選用流動(dòng)效果好的隔網(wǎng)，加攪拌器等。 4. 選用適當(dāng)?shù)木彌_劑，防止膜外表的沉淀產(chǎn)生。 5. 定期對膜進(jìn)展酸洗或堿洗 。 6. 盡量選取抗污染的膜。 7. 采取倒換電極(Electrodialysis reversal，EDR)操作。 倒換電極操作是利用定期倒換電極，倒換離子在隔離室中的運(yùn)動(dòng)方向，以到達(dá)控制膜污染，減少結(jié)垢的目的。通常是15分鐘自動(dòng)倒換電極，使原先的濃室變成

20、淡室，淡室成為濃室，自動(dòng)閥控制進(jìn)口與出口溶液，向新的淡室加料，即原濃室中的溶液將被淡化，這會導(dǎo)致在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)，淡室中溶液的含鹽量高于原穩(wěn)態(tài)操作時(shí)的值。 由于電極的倒換，每一個(gè)室在高濃度溶液中暴露的時(shí)間都不會長于 1520分鐘，沉淀的鹽會被溶解。EDR操作抑制了單向電極操作中存在的主要問題濃度極化與膜污染。6.2.4 電滲析器 電滲析器由電離子交換膜、隔板、極板和夾具等組成。電滲析器的中心是具有選擇透過性與良好導(dǎo)電性的陰陽離子交換膜。水處置用的電滲析器常采用異相膜。隔板資料常用聚氯乙烯和聚丙烯，其類型有填網(wǎng)式和沖漠式。電極資料有石墨電極、不銹鋼電極、鈦涂釕電極、鈦鍍鉑電極及鉛電極等，最常用

21、的為石墨電極和鈦涂釕電極。 下面對幾種電滲析器進(jìn)展簡單引見 填充床電滲析器() 頻繁倒極電滲析(簡稱EDR)和無極水全自動(dòng)控制電滲析機(jī)器 無隔板電滲析器 雙極性膜電滲析器 液膜電滲析 填充床電滲析器() 填充床電滲析技術(shù)具有高度先進(jìn)性和適用性,在電子、醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域里有寬廣的運(yùn)用前景，可望成為純水制造的主流技術(shù)。目前美國和日本已推行運(yùn)用。 圖6-11是填充床電滲析器()，它是一種將電滲析和離子交換優(yōu)點(diǎn)巧妙結(jié)合的脫鹽方法,離子交換樹脂顆粒填充在電滲析器的淡水室內(nèi)，同時(shí)主要發(fā)生三個(gè)過程：在外電場的作用下，發(fā)生電滲析過程；離子交換樹脂上的-和+離子與水中的電解質(zhì)離子進(jìn)展離子交換過程；電滲析的極化過

22、程所產(chǎn)生的-和+及離子交換樹脂本身的水解作用對交換劑進(jìn)展的電化再生過程。圖6-11填充床電滲析器構(gòu)造表示圖1 陰離子交換器;2 陽離子交換器;3 陽離子交換樹脂;4 陰離子交換樹脂;5 濃水室;6 淡水室圖6-12 20m3/hr的撬裝EDI安裝 圖6-12為杭州某集成電路消費(fèi)廠配套的超純水系統(tǒng)中，運(yùn)用了最新的卷式EDI產(chǎn)品。系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模20m3/h，系統(tǒng)設(shè)計(jì)循環(huán)回水量為7 m3/h。頻繁倒極電滲析(簡稱EDR)和無極水全自動(dòng)控制電滲析機(jī)器 為了防止膜堆內(nèi)部結(jié)垢，在20世紀(jì)80年代后期結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)，世界范圍內(nèi)電滲析器都設(shè)計(jì)或改良為頻繁倒極電滲析器，大大提高了電滲析操作電流和水回收率，延伸了運(yùn)

23、轉(zhuǎn)周期。1991年我國還研制勝利了無極水全自動(dòng)控制電滲析器，以城市自來水為進(jìn)水，單臺多級多段配置，脫鹽率為99%以上，原水利用率可達(dá)70%以上。圖6-13 為頻繁倒極電滲析安裝流程圖無隔板電滲析器 這是一種不需配置隔板，直接由離子交換網(wǎng)膜和電極為主要部件組裝而成的新型電滲析器，在一樣操作條件下脫鹽速率快，電耗可降低20%以上。 無隔板電滲析器研制的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一種新構(gòu)件，這種構(gòu)件要能取代離子交換膜和隔板。同時(shí)具有離子交換膜和隔板的作用。普通的電滲析器在脫鹽的過程中容易發(fā)生極化景象，而無隔板電滲析器那么可在一定程度上抑制上述景象，而且可以促進(jìn)液體湍動(dòng)和均勻布水的作用。 6.3 滲析與電滲析的運(yùn)用滲

24、析與電滲析的運(yùn)用 人工腎 用陽、陰離子交換膜處置酸、堿 電滲析運(yùn)用 6.3.1 人工腎 滲析過程的典型運(yùn)用是人工腎，這種安裝因可以緩解腎功能衰竭或尿毒癥患者的危急，所以博得了人們廣泛好評。迄今已構(gòu)成各式各樣的產(chǎn)品，國內(nèi)外均已普遍商品化。 血液透析(人工腎)的安裝如圖6-16，透析液的典型組成由表6-3所示。 圖6-16 人工腎任務(wù)表示表6-3 透析液的組成 meq: 表示毫克當(dāng)量。mosm：表示一毫克當(dāng)量的物質(zhì)所具有的浸透壓。 人工腎的詳細(xì)用法是首先將連有導(dǎo)管的針頭扎入患者的動(dòng)脈中，導(dǎo)管的另一端那么與人工腎滲析安裝相連，使血液流經(jīng)滲析器，然后前往患者的靜脈中。普通滲析時(shí)間達(dá)3-6小時(shí)后，即可使

25、患者的血液凈化到正常人的規(guī)范。 人體所需的成分采用與血液大體一樣或更高一些的濃度；預(yù)備由人體除去的成分那么采用低一些的濃度，調(diào)理成和正常人血液一樣的浸透壓，每次透析約3-8 小時(shí)需透析液100-200升。透析過程中，血液成分與透析液成分變化如圖6-17所示。圖6-17 透析過程中血液成分的變化膜(負(fù)壓) 2.4 3.0 1.6 110 33.50 0 200 0Na K C a Mg Cl HCO3 尿素 尿酸 葡萄糖 氨基酸140 4 2.5 2 100 25 30 5 100 5140 5 2 5 105 10 150 15 100 5水蛋白質(zhì)血球正常血液患者血液 除了采用血液透析之外，腹

26、膜滲析也是一種治療腎功能衰竭或尿毒癥疾病的方法。研討者閱歷了一個(gè)多世紀(jì)的辛勞任務(wù)，腹膜透析方法才得以確立。腹膜滲析的原理圖如圖6-18所示。 圖6-18腹膜透析表示圖 腹膜透析是利用腹膜作為半浸透膜，也根據(jù)道南膜平衡原理，將配制好的透析液經(jīng)導(dǎo)管灌入患者的腹膜腔，這樣，在腹膜兩側(cè)存在溶質(zhì)的濃度梯度差，高濃度一側(cè)的溶質(zhì)向低濃度一側(cè)挪動(dòng)分散作用；水分那么從低滲一側(cè)向高滲一側(cè)挪動(dòng)浸透作用。經(jīng)過腹腔透析液不斷地改換，以到達(dá)去除體內(nèi)代謝產(chǎn)物、毒性物質(zhì)及糾正水、電解質(zhì)平衡紊亂的目的。目前，腹膜滲析還不能完全和血液透析競爭，腹膜透析人數(shù)只占透析總?cè)藬?shù)的。 表6-4 血液透析和腹膜透析的比較所具有的優(yōu)點(diǎn)和缺陷

27、6.3.2 用陽、陰離子交換膜處置酸、堿 圖6-19為滲析法回收鹽酸和鐵鹽原理圖。在工業(yè)上，鋼材進(jìn)一步加工時(shí)，需求預(yù)先除去外表的氧化物，因此廣泛采用硫酸或鹽酸酸洗的方法去除氧化物。處置氧化物后的酸洗廢液，仍需求進(jìn)一步進(jìn)展處置。通常鋼鐵酸洗廢液處置方法有中和法、焙燒法和滲析分別法。 圖6-19 滲析法回收鹽酸和鐵鹽表示圖 分別原理：在濃度差推進(jìn)下，左室廢酸中Cl-傳過滲析膜進(jìn)入右室水中，為維持溶液電中性，Cl-遷移的同時(shí)攜帶等摩爾的陽離子，由于膜的選擇性，廢酸中的Fe2+在膜孔內(nèi)的遷移速率遠(yuǎn)比H+小。 宏觀結(jié)果是：絕大部分FeCl2保管在原液中，HCl遷移到右室中，從而到達(dá)酸與鹽分別的目的。滲析

28、膜為陰離子交換膜，其易透鹽酸難透鐵鹽的特性是膜內(nèi)空壁成正電場，加之H+比Fe2+水化半徑小，分散阻力小。 膜滲析在其它領(lǐng)域中的運(yùn)用 膜滲析是可以運(yùn)用于藥品及食品行液中的。在制藥工業(yè)中，人們總希望制備樣品所需求的時(shí)間短，制備的樣品量大，以便將產(chǎn)品盡快市場化。但是在線膜滲析有耗時(shí)長的缺陷。所以它有能夠被液相色譜質(zhì)譜質(zhì)譜系統(tǒng)取代。同理，近年在線膜滲析在制藥方面其用途也將逐漸減少。但是他在食品分析中還能繼續(xù)起著重要的作用。 膜滲析作為制備樣品的方法，在上世紀(jì)80年代便逐漸推行，其主要運(yùn)用在：除去一些大分子中的不揮發(fā)性物質(zhì)；食品分析；藥品分析。其中藥品分析主要運(yùn)用于各種不同食品的制備，當(dāng)運(yùn)用在食品樣品的制備時(shí)，其液體樣品可不經(jīng)過再處置便可以直接用于分析，(其中食品制造大部分是在牛奶樣品制備，當(dāng)然也包含在水果中的有機(jī)酸，醇和氨基酸的鑒定)。 6.3.3 電滲析運(yùn)用 表6-5中歸納列出了電滲析過程的工業(yè)運(yùn)用，技術(shù)形狀市場規(guī)模，未來增長的予計(jì)和市場的主導(dǎo)者等。表6-6給出了國外電滲析膜供應(yīng)商的名字。 表6-5 電滲析過程的工業(yè)運(yùn)用表6-6 國際上主要供應(yīng)商 下面就一些過程進(jìn)展討論 苦咸水脫鹽 食鹽的消費(fèi)