Electro-Dialysis Calculator
Formula:
I = ( F * N * Q * E1 ) / ( n * E2 )
Where,
F = Faraday\'s Constant = 96487 coulombs/g-equivalent
N = Normality of the solution
Q = Flow rate
E1 = Removal Efficiency
E2 = Current Efficiency
n = Number of cells
I = Current Passed through Ion exchange membrane.
This calculator helps you dynamically to calculate the passage of electric current through an ion exchange membrane in an Electrodialysis Process. Easy online filtration and purification process.
电渗析电流计算器
电渗析靠直流电场把盐离子推过离子交换膜,电流给多大直接决定脱盐速率和膜寿命。给定处理水量、原水当量浓度、去除率和膜对数量,就能反算出需要通入的直流电流。这个页面按法拉第定律给出这个电流值,做脱盐系统选型、整流器容量核算、判断电流效率是否正常时都要先算它。
使用方法
- 「Solution normality」填溶液当量浓度 N,单位 gram-equivalents/liter,即 eq/L;1 g/L 的 NaCl 约 0.017 eq/L。
- 「Flow rate」填处理流量 Q,单位 L/s;每小时多少吨要先换算,1 m³/h 约 0.278 L/s。
- 「Removal efficiency」填脱盐率 E1,用小数,例如 90% 填 0.9。
- 「Number of cells」填膜对(隔室对)数 n,「Current efficiency」填电流效率 E2,实际系统常为 0.8 到 0.95。
- 点计算,结果 I 单位 A,是整台设备需要通入的直流电流。
计算公式
| 所需电流 | I = F × N × Q × E1 ÷ (n × E2) F 为法拉第常数,N 为当量浓度,Q 为流量,E1 脱盐率,E2 电流效率,n 膜对数 |
|---|---|
| 法拉第常数 | F = 96487 C/eq 1 摩尔一价离子携带的电荷量,计算时按 96500 取整也可 |
| 当量浓度换算 | N = 质量浓度(g/L) ÷ 摩尔质量 ÷ 价数 NaCl 取 58.5 与 1,CaCO3 取 50 与 2 的当量 |
| 产水含盐量 | C出 = C入 × (1 − E1) 脱盐率直接决定出水水质 |
计算示例
N = 0.05 eq/L、Q = 0.5 L/s、E1 = 0.9、n = 100 对、E2 = 0.8,求电流
- N × Q = 0.05 × 0.5 = 0.025 eq/s
- × E1 = 0.025 × 0.9 = 0.0225 eq/s
- × F = 0.0225 × 96487 = 2171 A·eq/eq
- 分母 = 100 × 0.8 = 80
- I = 2171 ÷ 80 = 27.1 A
结果:约 27.1 A
若电流效率降到 0.6,其余不变
- 分母 = 100 × 0.6 = 60
- I = 2171 ÷ 60 = 36.2 A
结果:需要 36.2 A,比原来高 33%,电耗同步上升
要点与常见误区
- N 是当量浓度不是质量浓度。把 3 g/L 的 NaCl 直接当 3 eq/L 填进去,电流会大 58 倍。
- 电流效率 E2 一般取 0.8 到 0.95,膜污染、浓差极化、漏电都会让它下降,运行一段时间后要按实测值重算。
- 膜对数 n 越多,同样电流下处理能力越强,但总电压也按对数上升,选型时电流与电压要一起权衡。
- 法拉第常数用 96487 还是 96500 对结果影响不到万分之三,工程上可以忽略。
- 算出的电流是理论值,实际整流器要留 20% 以上余量,并考虑启动冲击和温度对膜电阻的影响。
常见问题
- 当量浓度和摩尔浓度怎么换?
- 当量浓度 = 摩尔浓度 × 价数。一价离子如 Na+、Cl− 两者相等;二价离子如 Ca2+、SO4 2− 要乘 2。
- 电流效率为什么达不到 100%?
- 一部分电流被水电解、离子反扩散和膜间漏电消耗掉,实际用于脱盐的只是一部分。新膜系统约 0.9,运行两三年后常降到 0.7 左右。
- 电渗析和反渗透怎么选?
- 电渗析适合含盐量 1 到 5 g/L 的苦咸水,能耗大致与含盐量成正比;反渗透适用含盐范围更宽,但预处理要求高、浓水排放量大。
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