技术领域
[0001] 本
发明涉及基础实验分析方法技术领域，具体的说涉及一种电渗析基础实验标准测试方法。
背景技术
[0002] 电渗析法(Electtrodialysis，ED)已经在环保、
海水淡化、化工、
冶金、轻工、造纸等领域得到广泛的应用，近年来更被推广至
氨基酸、粘胶
纤维、
蛋白质等制品的分离提纯领域，有着非常广阔的应用前景。电渗析在外加直流
电场作用下，使物料中的阴、阳离子定向移动，通过选择透过性膜选择透过阴、阳离子，实现溶质与溶液的分离过程。
[0003] 在电渗析过程中，外加电场希望通过提高直流电场加快离子向对应膜的迁移速度，但当电场增加到一定程度时，使得大量的水分子电离极化生成H+和OH-，水中电离出的OH-透过阴膜，结果导致阴膜浓水一侧的pH上升，同时电离产生的H+透过阳膜，在阳膜
淡水室一侧的膜面富集。当水中存在Ca2+、Mg2+时，会在阴膜产生极化
结垢与膜表面，增加膜
电阻，导致产生额外的
电能消耗，使膜的正常有效面积缩小，甚至缩短膜的使用寿命。因此，电渗析过程存在着迁移速度与外加电场的能耗最优选择问题，不同种类的膜在实际的工程应用中有着适合其运行的膜堆净
电压，一般来说也就是对应其的最佳
电流密度(单位膜面积上电流的大小)，保证电渗析过程中离子迁移速度及能耗的最优。
[0004] 目前鲜有通过一种标准测试方法，可以通过精确控制变量，保证测量净电压
精度，在相应膜运行净电压下，反馈实际过程电流；通过实验过程中淡水离子迁移速率(盐浓度)与相应的电流密度关系，可以更好的指导工程应用，优化实际生产过程。
[0005] 本发明内容
[0006] 本研究旨在建立一种可以准确测量、精确控制变量的电渗析标准测试方法。通过电渗析标准测试实验，得到在不同恒定
温度下盐浓度与电流密度的变化关系曲线，以此更好地为实际工程进行服务，达到优化生产的目的。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术：
[0008] 一种电渗析基础实验标准测试方法，标准测试膜堆固定在标准测试装置上，以精确测量膜堆净电压，通过控制变量法控制温度及净电压变量，得到不同温度下淡水盐浓度及电流密度的变化关系。
[0009] 标准测试膜堆是至少包含5对电渗析膜的膜堆，膜堆在
阳极处增加一张阳膜，两极靠近极膜处均叠制为浓水室，测试膜堆与极膜之间采用双层隔板。
[0010] 根据膜类型及数量反馈膜堆两侧净电压，利用万能表测定膜堆中安置于极膜与极板之间的金属丝，读取净电压值，该电压为变量，以此调整高频电源的
输出电压及电流。万能表刚连接时电压瞬时值，万能表读数稳定后的电压值；
[0011] 进入实验装置的料液，采用分析纯盐，测试淡水初始浓度为0.5～1mol，极水浓度与淡水浓度相同，浓水平衡浓度3～4mol。将对应浓度的盐溶液放入水箱，计量体积与浓度，实验过程以淡水盐浓度达到自行设置浓度时(对应电导计算)作为终点。取一个带刻度容器(A量筒)，装纯水，并放入浓水计量
泵的吸水管；在浓水口处放置空量筒(B量筒)，收集溢流浓水，保持浓水浓度恒定，精确控制变量。设备开启时通过每个水槽中放入换
热管，换热管与恒温水槽相连，每次实验时设置恒温水槽为恒定温度。
[0012] 作为优选，基于浓水浓缩极限盐浓度相对应的电导，将电导率仪上限值设定为该值，浓
水电导率高于该值时，
计量泵自动开启，补充纯水。
[0013] 作为优选，膜组件为板式模组器，其膜材料选自PVC和PEEK中的至少一种。
[0014] 作为优选，万用表所连接测量膜堆净电压的金属丝为铂丝或
钛丝中的一种。
[0015] 作为优选，实验过程中取样并以重量法测试淡水的
氯化钠浓度，测量误差＜0.05％。
[0016] 作为优选，实验盐类型选择氯化钠、
硫酸钠或
硝酸钠。
[0017] 本发明的有益效果是：
[0018] (1)该电渗析标准测试方法，分别设置了浓水补水及浓水溢流装置，保证脱盐过程中的浓水测盐浓度恒定，精确控制变量，较为准确的反映了在一定温度下，实际脱盐过程中盐浓度与电流密度的变化关系，可以为工程应用及生产提供有
力的支持。
[0019] (2)在电渗析标准测试过程中，由于净电压测试过程通常包含了阳极处的阳膜，使测试结果的准确性降低。而该电渗析膜堆净电压测试过程中，在阳极的阳膜(极膜)原有基础上增加一张阳膜，使两张阳膜之间形成浓水室，
阴极通过隔板设置成浓水室，以保证净电压测量相对稳定；同时在阳极两张阳膜间及阴极阴膜与极膜间加入
电极测量金属丝(连接万用表)测量净电压，采用两张隔板加紧固定，减轻电极测量松动可能；由此，金属丝间测量电压为膜堆的纯净电压，排除了原有多出一张极膜净电压带来的误差。
[0020] (3)建立了一种电渗析标准测试方法，可根据电渗析基础实验反馈指导实际工程或对膜性能进行预测。
附图说明
[0021] 图1为本
申请电渗析基础实验装置的结构示意图。
[0022] 图2为本申请电渗析基础实验精确净电压测量膜堆叠制方法。
具体实施方式
[0023] 下面通过
实施例，结合附图，对本发明进一步阐述说明。
[0024] 实施例1：
[0025] 一种电渗析基础实验标准测试方法，所示装置结构如附图1所示。所述的测试膜堆参照附图2，是至少包含5对电渗析膜堆，所述膜堆在有效对数基础上，在阳极处增加一张阳膜，使两张阳膜之间形成浓水室，阴极通过隔板设置成浓水室，以保证电压测量的相对稳定；同时在阳极两张阳膜间及阴极阴膜与极膜间加入电极测量金属丝(连接万用表)测量净电压，采用两张隔板加紧固定，减轻电极测量松动可能；
[0026] 所述的进入实验装置的料液，采用分析纯氯化钠盐，测试淡水初始浓度为50g/L，浓水平衡浓度200g/L。将浓度50g/L盐溶液放入淡水箱，浓度200g/L盐溶液放入浓水箱，浓度50g/L盐溶液放入极水箱，计量体积与浓度，实验过程以淡水氯化钠浓度1g/L时(对应电导计算)作为终点。取一个带刻度容器(A量筒)，装纯水，并放入浓水计量泵的吸水管；在浓水口处放置空量筒(B量筒)，收集溢流浓水，保持浓水浓度恒定，精确控制变量。设备开启时通过每个水槽中放入换热管道，换热管与恒温水槽相连，每次实验时设置恒温水槽为恒定温度；
[0027] 设置浓水室电导率仪，根据电导率与盐浓度关系，设置200g/L盐所对应的电导率，将电导率仪上限值设定为该值，浓水电导率高于该值时，计量泵自动开启，补充纯水；
[0028] 同步开启图1中的浓水、淡水、极水泵
开关，调节浓水、淡水、极水流量与压力，待三者运行稳定后，开启
整流器；最终浓水箱出现溢流，浓水、淡水电导率均达到设定值并稳定一段时间后，开始正式记录数据，此时浓水箱、淡水箱溢流口需要放置空的容器(B量筒)，用于收集过程中水箱溢流的浓水、淡水；利用万能表测定膜堆中安置与极膜与极板之间的
导线，读取净电压值，该电压为变量，以膜类型及实验膜对数调整净电压读数稳定，并记录对应的电压及电流；
[0029] ②电压、电流、电导率可直接从控制柜上数据读取；流量、压力从操作屏上读取；记录A量筒内溶液体积变化，即为浓水补液量；记录B量筒内溶液体积变化，即浓水产量；
[0030] ③实验结束后，记录A量筒内溶液体积变化，收集B量筒内累计收集的的浓水，记录体积、
质量，通过重量法测定过程中淡水盐含量计算对应浓度。
[0031] 实施例2：
[0032] 一种电渗析基础实验标准测试方法，所示装置结构如附图1所示。所述的测试膜堆参照附图2，是至少包含5对电渗析膜堆，所述膜堆在有效对数基础上，在阳极处增加一张阳膜，使两张阳膜之间形成浓水室，阴极通过隔板设置成浓水室，以保证电压测量的相对稳定；同时在阳极两张阳膜间及阴极阴膜与极膜间加入电极测量金属丝(连接万用表)测量净电压，采用两张隔板加紧固定，减轻电极测量松动可能；
[0033] 所述的进入实验装置的料液，采用分析纯硫酸钠盐，测试淡水初始浓度为80g/L，浓水平衡浓度220g/L。将浓度80g/L盐溶液放入淡水箱，浓度220g/L盐溶液放入浓水箱，浓度40g/L盐溶液放入极水箱，计量体积与浓度，实验过程以淡水氯化钠浓度2g/L时(对应电导计算)作为终点。取一个带刻度容器(A量筒)，装纯水，并放入浓水计量泵的吸水管；在浓水口处放置空量筒(B量筒)，收集溢流浓水，保持浓水浓度恒定，精确控制变量。设备开启时通过每个水槽中放入换热管道，换热管与恒温水槽相连，每次实验时设置恒温水槽为恒定温度：
[0034] 设置浓水室电导率仪，根据电导率与盐浓度关系，设置220g/L硫酸钠所对应的电导率，将电导率仪上限值设定为该值，浓水电导率高于该值时，计量泵自动开启，补充纯水；
[0035] 同步开启图1中的浓水、淡水、极水泵开关，调节浓水、淡水、极水流量与压力，待三者运行稳定后，开启整流器；最终浓水箱出现溢流，浓水、淡水电导率均达到设定值并稳定一段时间后，开始正式记录数据，此时浓水箱、淡水箱溢流口需要放置空的容器(B量筒)，用于收集过程中水箱溢流的浓水、淡水；利用万能表测定膜堆中安置与极膜与极板之间的导线，读取净电压值，该电压为变量，以膜类型及实验膜对数调整净电压读数稳定，并记录对应的电压及电流；
[0036] ②电压、电流、电导率可直接从控制柜上数据读取；流量、压力从操作屏上读取；记录A量筒内溶液体积变化，即为浓水补液量；记录B量筒内溶液体积变化，即浓水产量；
[0037] ③实验结束后，记录A量筒内溶液体积变化，收集B量筒内累计收集的的浓水，记录体积、质量，通过重量法测定过程中淡水盐含量计算对应浓度。
