鈦陽極電滲析電解法及在海水淡化中的應用

　　電滲析法淡化海水

　　用電滲析法淡化海水是通過電滲析淡化器來實現(xiàn)的。淡化器除鹽原理，在外加直流電場作用下，當含鹽分的原水流經(jīng)陰，陽離子交換膜和隔板組成的隔室時，水中的陰陽離子開始定向運動，陰離子向陽極方向遷移，陽離子向陰極方向遷移。由于離子交換膜具有選擇透過性，陽離子交換膜（簡稱陽膜）的固定交換基團帶負電荷，因此允許水中的陽離子通過而阻擋陰離子。陰離子交換膜（簡稱陰膜）的固定交換基團帶正電荷，因此允許水中的陰離子通過而阻擋陽離子，致使淡水隔室中的離子遷移到濃水隔室中去，從而達到淡化目的。

　　海水及苦咸水淡化，可將含鹽量高達60g/L的苦咸水淡化成飲用水，解決沙漠地區(qū)的飲水問題。電滲析淡化器廣泛用于食品，輕工等行業(yè)制取純水；電子，醫(yī)藥，化工等工業(yè)制取高純水的前處理；鍋爐給水的初級軟化脫鹽；海水淡化為飲用水以及某些化工產(chǎn)品的脫鹽處理等。

　　電極材料是電滲析淡化器的關鍵部件之一。這種電極材料要求既能耐氧化又能耐還原，也就是說既能作陽極又能作陰極， 但一般電極材料不能滿足這種要求。例如用石墨電極就會很快被腐蝕，工作壽命較短。目前較為理想的電極是以含銥的多組分金屬陽極為最佳，既能滿足電極倒向要求，同時還具有較低的過電位，具有節(jié)電性能，使用壽命也比一般釕鈦涂層金屬陽極長。

　　電滲析法制取四甲基氫氧化銨

　　四甲基氫氧化銨是合成有機硅橡膠以及硅油等常用的一種聚合催化劑。

　　過去制取工藝有，四甲基碘化銨水溶液與氧化銀反應；四甲基氯化銨，氫氧化鉀在甲醇溶液中反應；離子交換樹脂技術等，這些工藝過程復雜，有較多雜質(zhì)離子帶入產(chǎn)品，原料（如氧化銀）價格貴，很難實現(xiàn)工業(yè)化。

　　電滲析法可以直接制取高純度的四甲基氫氧化銨，具有原料成本低，設備小，生產(chǎn)能力大和工藝簡便等優(yōu)點。

　　電滲析槽由全氟陽離子交換膜，分隔成兩極室，陽極使用活性涂層鈦電極，陰極為不銹鋼。在陽極室中注入30%四甲基氯化銨水溶液，陰極室中注入2%四甲基氫氧化銨水溶液。接通直流電后，兩極板上即發(fā)生電化學反應。電流密度11A/d㎡ ，槽電壓10V電流效率約80%。制得濃度約15%的氫氧化銨。經(jīng)減壓濃縮可得到產(chǎn)品五水和氫氧化銨晶體。

　　電滲析電解法回收鍍鎳廢水中的鎳

　　長期以來，對鍍鎳廢水的處理多采用離子交換，電滲析等方法，這些方法的實質(zhì)是將廢水濃縮后回用，但由于濃縮過程中，廢水中的雜質(zhì)也同樣被濃縮，為其回用帶來很大不便或根本不能回用。許多電化學工作者嘗試采用電解的方法從含鎳廢水中電解回收金屬鎳。對含鎳廢水來說，鎳的標準電極電位本來就較負（—0.25V），在稀溶液中電解時，因濃度極化而使鎳的析出電位變的更負，氫氣優(yōu)先大量析出，而使鎳析出的陰極電流效率極低，甚至沒有鎳析出。因此，從低濃度的鍍鎳廢水中電解回收金屬鎳，單靠增大陰極表面積，降低電流密度等方法是不可能獲得良好效果的，只有設法提高陰極表面附近鎳離子的濃度，才能有效地提高電解回收鎳的電流效率，也才能使用電解方法從鍍鎳廢水中電解回收金屬鎳獲得成功。

　　電滲析和電解相結(jié)合的方法，從含鎳廢水中回收金屬鎳，并稱之為電滲析電解法。此法基本原理是，離子交換膜具有對不同電性的離子選擇性透過的作用，即在電解質(zhì)溶液中，陰離子交換膜允許陽離子透過而阻擋陰離子；陽離子交換膜允許陰離子透過而阻擋陽離子。因此，在電場作用下，溶液作用可以有效地使廢水中的鎳離子遷移到陰極室中，中間室內(nèi)的硫酸根離子等陰離子透過陽離子交換膜進入陽極室，鎳離子等陽離子可以透過陰離子交換膜進入陰極室，這樣，若能陰極室內(nèi)溶液維持較高濃度的鎳離子，則鎳離子就可以在陰極上以較高的電流效率以金屬的形式沉積出來。中間室內(nèi)的鎳離子濃度則逐漸減少，達到處理廢水并回收金屬鎳的目的。

　　電滲析電解裝置包含有三個陰極室，四個陽極室和六個循環(huán)室。陰極才用不銹鋼板，陽極采用不溶性鈦陽極。當廢水PH值為5左右時，控制適當?shù)碾娏髅芏龋瑒t可高效回收金屬鎳，將含鎳離子1g/L左右的鍍鎳廢水處理至50mg/L左右，平均電流效率可達60%以上，回收鎳的純度達99.7%以上。