擴散滲析實(shí)驗裝置是由一定數量的膜組成的一系列結構單元;其中每個(gè)單元由一張陰離子均相膜隔開(kāi)成滲析室和擴散室,采用逆流操作,在陰離子均相膜的兩側分別通入廢酸液及接受液(自來(lái)水)時(shí),廢酸液側的酸及其鹽的濃度遠高于水的一側。
根據擴散滲析原理,由于濃度梯度的存在,廢酸及其鹽類(lèi)有向擴散室滲透的趨勢,但膜對陰離子具有選擇透過(guò)性,故在濃度差的作用下,廢酸側的陰離子被吸引而順利地透過(guò)膜孔道進(jìn)入水的一側。
同時(shí)根據電中性要求,也會(huì )夾帶陽(yáng)離子,由于H+的水化半徑比較小,電荷較少;而金屬鹽的水化半徑較大,電荷較多,因此H+會(huì )優(yōu)先通過(guò)膜,這樣廢液中的酸就會(huì )被分離出來(lái)。
擴散滲析實(shí)驗裝置料液的組分濃度在膜堆內有著(zhù)復雜的空間分布形式:
用擴散滲析法回收酸時(shí)總是將料液在膜堆里的流速控制在非常低的水平,此時(shí)流體幾乎沒(méi)有湍動(dòng),這也意味著(zhù)擴散區極可能覆蓋了整個(gè)流道(這時(shí)擴散的傳質(zhì)阻力不單包含膜上的還包括流道的)。
在料液沿著(zhù)流道前進(jìn)的同時(shí)酸、水和金屬離子等在不斷通過(guò)膜進(jìn)行遷移,故而料液中溶質(zhì)的濃度在料液流進(jìn)方向上是不斷變化的。其次因為擴散的存在,料液濃度在垂直膜面方向上也存在變化,根據對稱(chēng)性可預測原酸流道內溶質(zhì)濃度的最高點(diǎn)和純水流道內溶質(zhì)濃度的較低點(diǎn)應分別位于對應流道的中間平面上。
總之,料液組分的濃度在膜堆內有著(zhù)復雜的分布形式。