浓差极化

摘要： 随着我国污废水处理市场和规模的进一步扩大,同时膜材料生产成本下降,促进了膜技术在废水处理领域的迅速发展.不同于传统施加外压的压力驱动膜处理技术,正渗透以其低能耗、低污染和高截留能力的特点引起了广泛关注.本文从正渗透技术原理出发,介绍了膜材料、汲取液种类和浓差极化3个主要影响因素;其次,分析了正渗透技术及组合工艺在废水处理领域的研究与应用现状;最后,基于正渗透技术在废水处理及资源化应用中仍存在的4个问题,对其未来发展方向和前景进行了展望.

摘要： 本文建立了一个三维中空纤维膜渗透汽化传质模型,研究了膜管截面形状对渗透汽化过程传质的影响.该模型与经典理论Leveque传质关联式具有良好的一致性,且在同样的操作条件下,该模型与椭圆中空纤维膜接触器有一致的传质强化效果.相比传统圆形截面中空纤维膜,椭圆形截面能显著降低边界层传质阻力.在膜阻力远小于边界层阻力的情况下,椭圆膜半轴比由1增大到3,椭圆形截面膜的渗透通量可提升0.6%~28%.可见,椭圆形截面中空纤维膜在渗透汽化过程中具有良好的传质强化效果.

摘要： 金属波导内腔空间小,电镀时存在严重的浓差极化现象,导致镀层厚度分布不均。在电镀金时通过增加导流装置来加快波导内腔镀液的流动和更新,获得的电镀金层厚度在1μm以上,并且分布均匀。

摘要： 富氢气体的钯膜分离纯化过程中,杂质CO_(2)、CO_(2)对氢渗透的抑制作用导致了氢通量和分离效率降低。因此,区分并量化CO_(2)、CO_(2)抑制作用中的浓差极化及竞争吸附作用,是保障钯膜高效纯化氢气的关键。使用Caravella模型分析了CO_(2)、CO_(2)的浓差极化、竞争吸附及两者的综合抑制作用;在CO_(2)、CO_(2)浓度(体积分数,下同)分别为5%~25%、1%~5%,纯化温度为320~420°C下,考察了浓差极化作用系数(CPC)、竞争吸附作用系数(IC)及综合抑制作用系数(PRC)的演变规律;确定了综合抑制作用的主导因素。结果表明,随着CO_(2)、CO_(2)浓度的增加,抑制作用均增强。纯化温度增加时,CO_(2)的IC在CO_(2)浓度仅为15%~25%时减小,而CO_(2)的IC在CO_(2)浓度为1%~5%时均减小,这是由于CO_(2)在钯上吸附作用更强。CO_(2)、CO_(2)的综合抑制作用分别以浓差极化作用、竞争吸附作用为主导。

摘要： 采用直接接枝法,将来自对氨基苯磺酸的苯磺酸官能团引入氧化多壁碳纳米管,制得磺化多壁碳纳米管(SO_(3)-MCNT).再以SO_(3)-MCNT为填料,以Nafion离聚物为黏结剂,利用超声喷涂在商业N212质子交换膜一侧构建了新的膜层,获得了一种复合膜(SO_(3)-MCNT-N212).使用SO_(3)-MCNT-N212制备燃料电池膜电极(MEA),并用于直接甲醇燃料电池(DMFC)测试.与使用普通N212膜的膜电极相比,该膜电极的性能得到明显提升.进一步分析表明,SO_(3)-MCNT膜层的引入降低了阳极向阴极的跨膜水迁移作用,缓解了阴极的水淹,从而降低了浓差极化,提升了膜电极的性能.

摘要： 锂金属作为下一代高能量密度电池的理想负极材料受到研究人员广泛关注.然而,锂枝晶生长引起的安全隐患和循环寿命短等问题严重影响了锂金属电池的实用化进程.本文以电化学现象和理论为依据,从浓差极化角度详细分析锂金属电沉积过程中枝晶生长、死锂形成和全电池失效机制,并对目前研究较多的多孔宿主电极中的浓差极化及枝晶抑制进行分析,提出锂金属界面浓差电池现象.本文得到的结论为研究人员更深入地探究锂金属保护策略提供了理论依据.

摘要： 针对锂离子电池内部浓差极化及其影响因素,对典型的NCM/C系锂离子电池进行试验获得关键性能参数,利用COMSOL软件建立电化学模型并试验验证其准确性,基于模型开展电池放电过程中固、液相浓差极化特性及其主要因素对电池放电性能影响的仿真研究.结果表明:电池在放电过程中,单独改变负极粒径对负极固相浓差极化的影响更加明显,等比变化范围内负极引起的固相浓差变化幅度约是正极的136.05％;改变正极厚度更易加剧液相浓差极化,等量变化范围内正极引起的液相浓差变化幅度约是负极的199.01％;正极厚度对电压平台和电池容量影响显著,负极粒径影响电压平台而对容量几乎无影响;相比两者,正极厚度是同时影响电池浓差极化和放电性能的关键因素.

摘要： 铜酸比例是影响铜电解正常生产的关键指标,铜酸比例失衡容易加剧浓差极化,提升杂质离子浓度,从而影响阴极铜质量.本文通过现场跟踪考察铜电解过程中不同区域、不同时间下铜离子浓度,硫酸浓度与As5+、Sb3+、Bi3+、Ni2+浓度的变化趋势,以及相应的阴极铜质量,分析铜酸比例对阴极铜质量的影响机理,得出以下结论:铜酸比例失衡会加剧杂质离子富集,促使阴极铜表面结粒,恰当的铜酸比例可改善阴极铜的表观质量;净液量不足会加剧电解液中各种盐类的水解,导致铜酸比例失衡,提高电解液净液量有利于维持正常的铜酸比例;采取强化电解液对流的方式可以提高电解液的传质特性和离子浓度的均匀性,防止电解液铜酸比例失衡;电解液杂质离子较大时,铜酸比例应维持在0.25～0.3范围内.

摘要： 从反渗透法海水淡化过程中无机结垢现象着手,多方面介绍了常见的无机垢,阐述了浓差极化现象与膜无机结垢的关系,即浓差极化是膜结垢产生的直接因素.此外,反渗透过程中浓差极化、膜面结垢、膜孔内结垢共同构成了传质阻力;接下来以减小反渗透过程中浓差极化为出发点,主要讨论了可以除去海水中成垢离子的纳滤技术在预处理过程中的应用.最后结合传统无机垢监测技术,介绍了实时观察器、光学断层相干扫描、超声时域反射等多种直观的实时在线监测方法.

摘要： 电渗析溶液再生与传统热再生相比具有较大的节能潜力,近年来受到了越来越多的关注.目前有关电渗析溶液再生的研究主要都集中在系统层面的分析,而缺乏对电渗析传质机理的认识.为此,建立了描述电渗析在高浓度下的传质理论模型,并试验探究了不同电流密度、体积比及初始浓度对系统性能的影响.结果表明,模型和试验结果吻合很好,误差小于±4％.体积比越大时,系统再生性能越好,但溶液产量也越低;电流密度越大时,系统再生性能越好,但系统能耗也越高;初始浓度越高时,系统电流效率和再生性能越低,同时膜堆中浓差极化系数也越低.在实际应用时应权衡以上因素以实现更高的系统性能和效率.

摘要： 正渗透(Forward osmosis,FO)是国际上广泛关注的新型膜分离技术,能耗低、水回收率高,其分离的驱动力来源于原料液和驱动液之间自然存在的渗透压差.浓差极化与膜污染是导致水通量下降的两个主要因素.增加错流流速可显著减少外部浓差极化对FO性能的负面影响,内部浓差极化只能通过改善膜结构和膜性能来减缓.膜污染是FO的技术障碍之一.产生膜污染的机理有膜表面吸附与滤饼层(凝胶层)形成.膜污染物质可分为溶解性无机物、胶体和悬浮物、有机物及微生物.FO膜的性质、原料液性质、膜的置向、操作条件均是膜污染的影响因素.控制膜污染的方法主要有预处理、流体力学方法、清洗、改变膜的结构等.研究膜污染机理及控制方法可促进FO技术的开发与应用.

摘要： 提出了一种利用浓差极化原理实现生物大分子溶液高效超滤浓缩的新技术并设计加工了相关中试装置．以牛血清白蛋白(BSA)为模型大分子，研究了浓差极化层浓度随时间的动态变化情况，同时考察了汲取速率和起始汲取时间对装置浓缩过程的影响，结果表明，降低汲取速率或适当延迟起始汲取时间有利于获得更好的浓缩效果;对含BSA 0．5 g／L料液进行长达100 h以上的连续终端超滤浓缩试验表明，采用超滤-汲取模式可保持跨膜压差稳定，汲取浓缩液中BSA平均浓度达166．2 g／L，为原料液浓度300倍以上;与常规超滤浓缩相比，该浓缩过程膜污染显著减轻，可实现连续操作．

摘要： 本文介绍了正渗透基本原理及其在海水淡化、绿色能源方面的应用,通过对正渗透和减压渗透过程的通量模型的分析,指出内、外浓差极化是导致通量衰减的主要因素,并依据模型提出了减弱内、外浓差极化影响的思路,为正渗透技术的工程应用提供了参考.

摘要： 超滤技术在药用蛋白质浓缩和分离过程中应用的主要技术瓶颈是浓差极化和膜污染以及膜的分离选择性能偏低。针对蛋白超滤的上述问题，本文综述了我们在此方面的研究成果，包括利用浓差极化实现生物大分子高效浓缩的超滤-汲取集成新技术;利用脉冲进样、载体相超滤和参数连续变化超滤的集成实现混合蛋白体系的高通量、高精度分离的新技术；以及通过气液两相流的手段改善系统的流体力学特性，从而提高膜的分离选择性和通量，实现蛋白质高效分离。

摘要： 本文通过气升式膜过滤装置,采用孔径为0.9nm的TiO2 陶瓷纳滤膜,对杆菌肽酸性水溶液过滤进行了研究,系统地考察了曝气量和跨膜压力对过滤性能的影响.结果表明,曝气可有效减轻浓差极化;当跨膜压力为0.3 MPa,稳定通量和稳定截留率随曝气量均呈先增大后减小的趋势,当曝气量为100L/h时,两者达到最大,曝气量从20L/h 增大到100L/h时,稳定通量和稳定截留率分别提升34%和11.6%;跨膜压力越大,浓差极化现象越严重;当跨膜压力为0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa时,对应的最优曝气量分别为60L/h、100L/h、140L/h.结合浓差极化模型,分析了气液两相流提升通量和截留率的机理,为气升式膜过滤装置应用于低分子量生化产品的分离纯化奠定基础.

摘要： 本文采用3D模型，对平板式固体氧化物燃料电池(SOFCs)进行了数值模拟。通过研究发现电极的厚度对反应区中气体的浓度分布影响很大。对于阳极支撑SOFCs，由于阴极较薄，在连接体肋片宽度变化过程中，欧姆损失变化量和浓差极化损失变化量级相同，且存在此消彼长关系，肋片在设计工况下宽度为0.05mm使得电池的性能最优。由于阳极较厚，肋片变化过程中浓差极化损失相对较小，故阳极采用较宽的肋片可以提高电池的性能，同时还可以提高燃料的利用率。

摘要： 本文通过对现6-DZM-20电动车电池使用寿命较短原因从设计上进行系统分析,提出了一种3-DZM-20Ah电池设计方案,该设计减少了极板的高宽比和降低了极板厚度,降低了电解液分层引起的浓差极化,提高了极极特别是底部活性物质的利用率,提高了大电流放电性能,对电池的循环寿命也有大幅度地提高。

摘要： 采用自制碳丝电极试验装置,用电化学还原方法研究含铬废水处理及铬回收的可能性。该装置阴极具有较大的比表面积,减少电极反应的电化学极化和浓差极化;同时采用具有导电作用的物理分隔层,分开装置的阴阳两极反应区,有利于舍铬废水在阴极区的还原。实验结果显示,在pH=3.00条件下,六价铬和总铬的去除率可达到96.61％和96.90％;电压为4.5V时六价铬和总铬去除效果最好,去除率分别为99.96％和97.66％;含铬废水中的铬可以零价的形式进行回收。

摘要： 为验证微波场强化植物提取的“膜超滤”假说机理，以聚醚砜超滤膜为研究对象，以膜通量为考察指标，结合膜和黄芪饮片显微结构的扫描电镜（SEM）表征，讨论了微波辐射对黄芪水提液超滤过程的影响。结果表明，驱动压力相同，微波辅助超滤30 min时，膜通量下降到初始值的57.36 ％，且膜表面观察不到凝胶层；而常规超滤30 min，膜通量已下降到初始值的30.29%，且膜表面覆盖一层约20μm的凝胶层。说明微波辐射能够减弱膜超滤浓差极化现象，促进物质在多孔介质中的传递。

摘要： 正渗透技术是一种新型的利用无孔半透膜两侧溶液渗透压差作为驱动力的膜分离技术。本文选择三种典型驱动液氯化钙、氯化钠与蔗糖溶液，考察了正渗透技术在浓缩废水中低分子聚合物PEG的效果。主要包括驱动液种类、液体流速（泵转速）、原料液浓度、活性层朝向等。实验证明活性层朝向料液可取得较佳渗透效果。用2M 氯化钙溶液，较短时间可将PEG 由3%浓缩到30%。蔗糖作汲取液浓缩PEG 后配制发酵液，可避免后续高能耗的反渗透处理。

摘要： 本实用新型涉及金属制造加工领域，且公开了一种极间浓差防止极化的装置，解决了目前市场上的极间浓差防止极化的装置加工步骤繁琐和加工效果不明显的问题，其包括操作罐，所述操作罐的表面固定连接有支撑架，支撑架的顶部固定连接有输送机构，操作罐的顶部活动连接有顶盖，操作罐表面顶部的两侧均固定连接有垫片，两个垫片的表面均固定连接有连接架，两个连接架相对之间活动连接有安装架，该极间浓差防止极化的装置结构设计合理，操作步骤简洁，利用输送叶对驱动框内部的料液进行定量输送，能够有效的防止加工罐内部的料液过多，再通过压片对电解后料液进行压力输送，从而实现金属料液浓差防止极化操作，具有很强的工业实用性，适合发展推广。

摘要： 本发明公开了一种基于离子浓差极化效应的海水淡化并行装置，其主要可分为三个模块：阳极室、除盐室和阴极室。其中本装置的并行体现在两个方面，第一，除盐室腔内以离子选择性膜为材料的微米孔的并行；第二，除盐室的并行。为了完整地描述本装置，我们也增加了阴极室和阳极室，详细地描述了整个装置中阴阳离子的去向以及系统电中性的保持。整个装置可以长时间的稳定操作，三个单元执行不同的功能:阳极室负责中和系统内多余的阴离子，阴极室负责中和系统内多余的阳离子，除盐室则通过阳离子选择性膜的选择透过性，实现海水淡化的功效。该装置提供了一种完整全面的海水淡化并行方法，可以灵活地应用到各种规模的海水淡化产业中。

摘要： 本发明公开了一种基于离子浓差极化效应的锂离子提取装置及其提取方法，包括主通道、阴离子交换渗透膜和缓冲溶液腔，主通道内依次设有纵向屏障块、若干均匀分布的横向屏障块、用于向主通道内提取富锂溶液的腔管，主通道两端设有供溶液流入流出主通道入口和主通道出口，主通道外侧设置缓冲溶液腔，主通道与缓冲溶液腔通过阴离子选择性渗透膜相连。本发明专利利用不同阳离子的电泳淌度的差异，通过控制入口处的压强以及调整主通道内纵向和横向屏障块的高度来改变局部水流速度和局部电场强度，实现在提取腔管区域内的锂离子的富集及提取。本发明提供了一种稳定高效的锂离子分离提取方法，可以灵活运用于盐湖提锂产业。

摘要： 本发明是利用离子浓差极化现象的大容量流体净化装置及净化系统。本发明的一实施例涉及的净化装置(100)的特征在于包括：注入通道(120)，其一端具有用于注入待净化物质(B)的入口；净化通道(140)及排出通道(160)，所述净化通道(140)和排出通道(160)在所述注入通道(120)的另一侧通过夹设筛网部(150)而分开，所述净化通道(140)用于排出被净化的物质(F)，而所述排出通道(160)用于排出残余的待净化物质(B')；离子选择性膜(180)，其与筛网部(150)的至少一侧接触；以及缓冲部(200)，其布置在与筛网部(150)接触的离子选择性膜(180)的另一侧。并且，筛网部(150)的表面上形成有离子选择性涂覆层(155)，如果施加电场，则注入通道(120)的另一端和靠近筛网部150的位置产生离子浓差极化(ICP；Ion Concentration Polarization)现象，从而形成离子耗尽区(ion depletion zone)。

摘要： 本发明属于盐湖提锂设备领域，具体涉及一种基于离子浓差极化效应的盐湖提锂装置，包括主通道，主通道上依次设有第一缓冲液管、用于向主通道内通入提取原液的卤水管、富锂溶液腔管、第二缓冲液管，主通道两端分别设有第一出口和第二出口，主通道的内部设有开有若干通道的第一阴离子选择性块和第二阴离子选择性块。本发明利用离子浓差极化效应引起的通道中局部增强的电场实现锂离子富集及锂镁分离，由入口及出口处的压强来驱动溶液流动，通过管道上的开孔收集高浓度的锂溶液。不同于对微米通道的直接并行，本装置通过在离子选择性材料上加工大量微米级通道来实现微通道的大规模并行。

摘要： 本发明提供一种基于离子浓差极化效应的并行海水淡化装置，包括主通道和缓冲溶液腔，主通道包括主通道入口和主通道出口。主通道内设置有离子选择性块，离子选择性块由仅供阳离子通过的阳离子选择性渗透膜制成，所述离子选择性块内部沿所述主通道轴线方向开设有若干并行的微米通道。主通道外壁设置缓冲溶液腔，缓冲溶液腔与离子选择性块相连并允许该离子选择性块内的离子进入缓冲溶液腔内，缓冲溶液腔接地设置。主通道入口处和主通道出口处设置均连接可调节电极电势的电源，主通道入口处的电势大于主通道出口处的电势。本装置通过在离子选择性块上打孔来实现对微通道的并行，并且孔的个数对系统的除盐效率几乎没有影响，有利于工业上的应用。

摘要： 本发明属于液流电池领域，具体为一种适用于液流电池碳毡/双极板结构的浓差极化测算方法。首先采用对称电池结构测量不同电解液流速下的极限电流密度，由极限电流密度与局部传质系数的关系式求出对应流速下的局部传质系数，进而拟合出局部传质系数与流速的关系式，最后将此关系式代入浓差极化公式中，采用有限元方法计算出特定条件下电池的浓差极化大小及空间分布情况。本发明具有方法简单、成本低、易实施、可观察浓差极化空间分布特征等优点，可广泛应用于各种形式的电极/双极极结构，各类氧化还原液流电池，实用性强。

摘要： 本实用新型公开了一种解决银电解过程中电解液浓差极化的装置，包括用于电解的槽体，所述电解槽体内设有阳极筐和阴极板，所述阴极板上设有振动器，所述阳极筐和阴极板均与导电排电连接，所述电解槽体一侧底部连通有抽料管，所述抽料管口设置在阳极筐与阴极板之间，所述抽料管与循环泵连通，所述循环泵顶端再通过回料管连通位于阴极板与电解槽体壁之间的喷洒头，所述喷洒头位置比抽料管口高，所述电解槽体一侧底部固定连接有离心泵，所述离心泵顶部连通有管道，所述管道分别通过两个固定点垂直固定在电解槽体的内壁上，所述管道出口向下弯曲，本实用新型设计新颖，可有效避免浓差极化现象，保证银粉质量，同时无需人工刮银，降低劳动强度。

摘要： 本实用新型公开了一种用于镍电解的浓差极化消除器，涉及镍冶炼技术技术领域，解决现有隔膜袋内新液镍离子浓度分布不均匀的技术问题。浓差极化消除器包括依次连通的阴极液上液管、循环管和进液器，循环管水平，其上与进液器相对的部位设置有出液用的循环眼；进液器包括从上往下依次连通的接液盒和竖向设置的导流管组，导流管组底部封闭；循环眼排出的液体进入接液盒，并从导流管组上由上往下设置的多个分布孔排出。本实用新型有效解决了隔膜袋内新液镍离子浓度分布不均匀，电解反应时从顶部到底部浓度逐渐降低导致浓差极化的问题；浓差极化消除器结构简单、制作简单，同时操作简便，适用性强，适合工业化生产。

摘要： 本实用新型公开了一种减缓外浓差极化与膜污染的正渗透膜组件，正渗透膜将渗透装置本体分为原料液侧廊道与汲取液侧廊道，正渗透膜与渗透装置本体相连接部分由密封圈密封，原料液侧廊道和汲取液侧廊道内均安装有叶轮，原料液侧廊道设有原料液侧进水口和原料液侧出水口，汲取液侧廊道设有汲取液侧出水口和汲取液侧进水口；原料液通过原料液侧进水口进入原料液侧廊道，并从原料液侧出水口流出，在流动过程中带动叶轮转动，汲取液从汲取液侧出水口流出，在流动过程中带动叶轮转动，改变了流体的流动状态，使流体混合速度加快。本实用新型的有益效果是叶轮转动改变流体的流动状态，从而减缓外浓差极化现象，提高了膜通量，膜污染降低。