周玲，馮國楨
（巨化集團公司制藥廠，浙江 衢州 324004）

　　摘　要：電滲析器運行一段時間后出水偏酸性，分析原因，主要是膜污染嚴重，導致濃差極化造成。結合本廠實際進行相應處理，并提出了一系列預防措施以保證水質。同時也介紹了一種測定極限電流的簡單方法。
　　關鍵詞：水處理；純水；電滲析；濃差極化
　　中圖分類號：TU991.26⁺3
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455（2001）02-0018-02

概述

　　我廠的純水處理系統1994年10月建成投產。具體如下：
　　產水流程如圖1：

　　本純水制備系統原為SMZ產品配備的，后因生產需要，純水供其它藥品生產用。采用每日開車4h，每4h倒換電極一次的方法保持純水系統運行。

1 存在問題

　　該系統自1997年底向制藥廠制劑車間供水，1998年3月出現出水偏酸性的現象。分析原因時采用倒溯法。首先排除取樣污染因素，原取樣在貯罐處取，因貯罐放空存在缺陷，改為離子交換柱后直接取樣，分析結果表明出水仍偏酸性，但其他項目均在指標范圍內。檢查電滲析器出水，水的pH為5。最后檢查原水，呈中性。因此判斷問題是電滲析器故障。采用2％鹽酸循環沖洗兩次，再沖洗24h，產水依然偏酸。將運行電壓降低至70V，依然不能解 問題。檢查電滲析器，發現電滲析器進水管內壁有有機附著物。

2 原因分析

　　電滲析器的工作原理是在外加電場作用下，利用陽、陰離子交換膜的選擇透過性，使一部分離子透過離子交換膜從一個室遷移到另一個室，從而使一部分水淡化，一部分水濃縮。電滲析器的構造示意圖如圖2所示，在正負兩電極間交替的平行放置陽離子交換膜、陰離子交換膜。

　　陽膜由帶負電荷的酸性活性基團的陽離子交換樹脂構成，能選擇性地使陽離子透過，陰離子不能透過；陰膜由帶正電荷的堿性活性基團的陰離子交換樹脂構成，能選擇性地使陰離子透過，陽離子不能透過。由于與離子交換膜所帶電荷相反的離子能穿過膜，（稱為反離子遷移）使一部分水淡化，一部分水濃縮。
　　由于反離子在膜內遷移數大于它在溶液中遷移數，在膜兩側形成反離子的濃度邊界層，當電流密度增加到一定程度時，膜界面處反離子濃度趨于0，為保持離子遷移的平衡，將迫使水離解而由H+來傳遞電流，這就是電滲析的濃差極化現象。當發生極化時，由于產生OH-的作用，在膜表面易形成沉淀，導致膜性能惡化，并且會改變水的pH值，影響出水質量。即使工作電流不超極限電流，也會因水流分布不勻、懸浮物堵塞使水流不暢等原因造成局部極化，引起上述結果。由此可知電滲析出水偏酸的根本原因是濃差極化。
　　由于電滲析器進水管內壁有有機附著物，生產過程中雖定期倒轉電極，但未經常測定極限電流以調整工作電流，結合系統檢查，確定本廠造成濃差極化的原因是由于預處理系統存在缺陷，加之操作經驗不足，致使膜污染較嚴重，從而導致電滲析器生產一段時間后出水出現偏酸性的現象。

3 解決措施

3.1 清洗
　　將電滲析器解體清洗，發現電滲析膜（特別是陰膜表面）形成厚厚一層沉淀物。采用將膜浸入2％鹽酸溶液24h，然后用水沖洗至中性后裝回。解體清洗一年一次。重新組裝后要測定極限電流，每半年用2％的鹽酸清洗一次。
3.2 控制電流密度
　　為不發生（或盡可能減少）濃差極化，只要以低電流密度運行即可。但這樣操作卻使裝置顯得過大，不經濟。只有運轉電流密度較接近極限電流密度時，才最經濟（1）。根據研究，極限電流密度與鹽濃度呈正比，與擴散層厚度呈反比。因此在實際操作時，須根據進水水質變化、流量變化及溫度改變，隨時測定極限電流密度，調整工作電流在極限電流的85％。
　　測定極限電流密度的方法有電流——電壓曲線法、電流——溶液pH法。其中以第一種方法使用范圍廣。但有時該法得出曲線拐點不明確。利用下述方法可得重現性良好的尖銳峰值[2]。
　　因為
　　　　　　V=Vc+Vp+Ve+RI （1）
　　式中：
　　　R——膜與液體總電阻，單位歐姆；
　　　I——電流，A；
　　　Vc——膜電位，V；
　　　Vp——極化電壓，V；
　　　Ve——電極電壓，V；
　　　V——電滲析槽電壓，V。
　　 則
　　　　　　　V／I=（Vc+Vp+Ve）／I+R （2）
　　固定流速、水溫等運行條件，改變電流數值，測定電滲析槽電壓。
　　以1／I為橫軸，V／I為縱軸作圖，在極限電流密度處直線斜率有明顯變化。可得重現性良好的尖銳峰值。
3.3 過濾系統的處理
3.3.1 予過濾器的處理
　　經檢查發現進水側有大量懸浮物，濾料上層10-15cm間隙有大量懸浮物截留（肉眼可見），而且濾料層高度不符合規范要求（接觸雙層濾料要求石英砂高度400-600mm，無煙煤高度400-600mm）。原石英砂高約300mm，無煙煤高度約400mm。采用更換部分被污染濾料，補足石英砂濾料高度至600mm（濾料裝好運行24h后測濁度＜lmg/L）。
　　規定每天均須進行反沖洗操作，不定期檢查出水濁度。
3.3.2 精密過濾器的處理
　　經檢查，發現線繞式蜂房濾芯外側可見有機懸浮物也很多。處理方法：采用清水沖洗、輕刷，除去黏附物。規定半個月拆洗一次，定期檢查出水濁度。

4 結果

　　采用上述方法后至今未出現電滲析出水偏酸現象。減少了因水質不合格造成的藥品損失，縮短了水處理不正常停車時間。為原料藥和制劑藥品生產提供了純水水質保障。

參考文獻：
　　［1］聞瑞梅，王在忠.高純水技術［M］北京：科學出版社，1988.
　　［2］（日）井出哲夫，等.水處理工程理論與應用［M］.北京：中國建筑工業出版社，1986.

　　作者簡介：周玲（1972-），女，助理工程師，1992年畢業于浙江工業大學浙西分校化學工程專業，目前在巨化集團公司制藥廠工作。
　　收稿日期：2001-01-11