公布日：2022.01.04
申请日：2021.09.09
分类号：B01D61/44(2006.01)I;B01D61/48(2006.01)I;B01D61/58(2006.01)I;C02F1/469(2006.01)I;C01B7/01(2006.01)I;C01C1/244(2006.01)I;
C01D1/04(2006.01)I
摘要
本发明属于化工环保技术领域，公开了一种高盐废水硫酸钠的资源化利用方法，本发明方法采用双极膜复分解多室电渗析方法处理高盐废水硫酸钠，实现高盐废水硫酸钠阴阳离子低成本高价值资源化利用。本发明方法克服了废盐硫酸钠价值低、资源化利用困难的技术难题，实现了整体工艺过程的连续操作，产品参数稳定，符合工业化生产要求；同时将副产物盐酸与氢氧化钠回用于工厂自用，实现趋零排放。
权利要求书
1.一种双极膜电渗析装置，其特征是，包括直流电源、进行电渗析处理的膜堆和水箱组件，其中水箱组件包括分别对应存放AX溶液、BY溶液、BX溶液、HY溶液和AOH溶液的AX水箱、BY水箱、BX水箱、HY水箱和AOH水箱，其中，AX为硫酸钠或硝酸钠；BY为氯化铵、氯化钾或硝酸钾；BX为硫酸铵、硫酸钾或硝酸钾；HY为盐酸或硝酸；AOH为氢氧化钠；其中膜堆的阳极板、阴极板分别与电源的正负极相连接；水箱组件中的各个水箱分别通过导管与膜堆内各自对应的隔室相连接，将各水箱内存放的溶液输送至膜堆内，进行电渗析处理，并进行相应的复分解反应，生成盐BX、酸HY和碱AOH，然后再回流至相对应的水箱。
2.如权利要求1所述的双极膜电渗析装置，其特征是，所述膜堆由阳电极板、阳极隔板、阴极隔板、阴电极板、N个串联的膜单元组成，其中膜单元位于阳极隔板和阴极隔板之间；所述膜单元包括按顺序依次排列并紧密贴合在一起的第一双极膜、酸室隔板(即HY室隔板)、第一阴离子交换膜、BY室隔板、第一阳离子交换膜、BX室隔板、第二阴离子交换膜、AX室隔板、第二阳离子交换膜、碱室隔板(即AOH室隔板)、第二双极膜，并且膜单元中的第一双极膜靠近阳电极板，第二双极膜靠近阴电极板；其中HY室隔板、BY室隔板、BX室隔板、AX室隔板、AOH室隔板分别形成HY隔室、BY隔室、BX隔室、AX隔室、AOH隔室。
3.如权利要求2所述的双极膜电渗析装置，其特征是，所述阳极板上朝外一侧(即背离膜堆隔室的一侧)分别设置与膜堆内HY隔室对应相连通的HY进出口；与BY隔室对应相连通的BY进出口；与BX隔室对应相连通的BX进出口；与AX隔室对应相连通的AX进出口；与AOH隔室对应相连通的AOH进出口。
4.如权利要求1所述的双极膜电渗析装置，其特征是，所述水箱组件还包括极室水箱，极室水箱内存放极液，极室水箱通过导管与位于膜堆两端的阴、阳极板上的阴、阳极室的相连，使得极液从极室水箱依次流入膜堆阴极室、阳极室后再回流至极室水箱。
5.一种利用如权利要求1 4任一所述双极膜电渗析装置处理硫酸钠废水的方法，其特征是，包括如下步骤：1)向极室水箱中加入极液；AX水箱中加入AX溶液；BY水箱中加入BY溶液；BX水箱中加入BX溶液；HY水箱中加入HY溶液；AOH水箱中加入AOH溶液，其中AX为硫酸钠、BY为氯化铵；BX为硫酸铵、HY为盐酸、AOH为氢氧化钠；2)开启循环泵，将各水箱内分别存放的极液、AX溶液、BY溶液、BX溶液、HY溶液和AOH溶液分别输送到膜堆内的各自对应的隔室内；3)打开直流电源，进入膜堆内的溶液在电场力作用下，进行电渗析、离子迁移和复分解化学反应，然后从膜堆内各自对应的隔室内流出，回流至各自对应的水箱；4)水箱内溶液在水箱与膜堆之间循环往复流动，进行电渗析、复分解反应，直至硫酸钠水箱内电解质溶液电导率降低至保持不变，停止反应，关闭电源。
6.一种双极膜电渗析装置，其特征是，包括直流电源、进行电渗析处理的膜堆和水箱组件，其中水箱组件包括分别对应存放AX溶液、BY或/和HY的混合溶液、BX或/和BHX的混合溶液和AOH溶液的AX水箱、BY混合水箱、BX混合水箱和AOH水箱，其中AX为硫酸钠或硝酸钠；BY为氯化铵、氯化钾或硝酸钾；BX为硫酸铵、硫酸钾或硝酸钾；BHX为硫酸氢铵或硫酸氢钾；HY为盐酸或硝酸；AOH为氢氧化钠；其中膜堆的阳极板、阴极板分别与电源的正负极相连接；水箱组件分别通过导管与膜堆内对应的隔室相连接，将各水箱内存放的溶液输送至膜堆内，进行电渗析处理，并进行相应的复分解反应，生成盐BX、盐BHX、酸HY和碱AOH，然后再回流至相应的水箱。
7.如权利要求6所述的双极膜电渗析装置，其特征是，所述膜堆由阳电极板、阳极隔板、阴极隔板、阴电极板、N个串联的膜单元组成，其中膜单元位于阳极隔板和阴极隔板之间；所述膜单元包括按顺序依次排列并紧密贴合在一起的第一双极膜、BY混合室隔板、第一阳离子交换膜、BX混合室隔板、第二阴离子交换膜、AX室隔板、第二阳离子交换膜、碱室隔板(即AOH室隔板)、第二双极膜，并且膜单元中的第一双极膜靠近阳电极板，第二双极膜靠近阴电极板；其中BY混合室隔板、BX混合室隔板、AX室隔板、AOH室隔板分别形成BY混合隔室、BX混合隔室、AX隔室、AOH隔室。
8.如权利要求7所述的双极膜电渗析装置，其特征是，所述N≥1，优选为2 50。
9.一种利用如权利要求6所述双极膜电渗析装置处理硫酸钠废水的方法，其特征是，包括如下步骤：1)向极室水箱中加入极液；AX水箱中加入AX溶液；BY混合水箱中加入BY溶液；BX混合水箱中加入BX溶液；AOH水箱中加入AOH溶液；其中AX为硫酸钠、BY为氯化铵；BX为硫酸铵、AOH为氢氧化钠；2)开启循环泵，将各水箱内分别存放的极液、AX溶液、BY溶液、BX溶液和AOH溶液分别输送到膜堆内的各自对应的隔室内；3)打开直流电源，进入膜堆内的溶液在电场力作用下，进行电渗析、离子迁移和复分解化学反应，然后从膜堆内各自对应的隔室内流出，回流至各自对应的水箱；其中，在膜堆内经过电渗析、离子迁移和复分解反应产生盐BX、盐BHX、酸HY和碱AOH，其中生成的盐SHX与盐BX混合，回流至BX混合水箱；生成的酸HY和BY混合，回流至BY混合水箱；4)水箱内溶液在水箱与膜堆之间循环往复流动，进行电渗析、复分解反应，直至硫酸钠水箱内电解质溶液的电导率降低至保持不变，停止反应，关闭电源。
发明内容
本发明目的为针对当前简单双极膜电渗析产硫酸所带来的经济的价值低的问题，提供一种具有多个隔室的双极膜复分解电渗析装置及利用该装置进行高盐硫酸钠废水处理的方法，采用本发明装置处理高盐硫酸钠废水，将硫酸钠废水原位资源化为高价值的硫酸铵以及盐酸和纯度氢氧化钠，实现低价值高盐废水硫酸钠高价值资源化利用，达到对高盐废水硫酸钠趋零排放的效果，对废水趋零排放与废盐资源化技术领域意义重大。
为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种双极膜电渗析装置，包括直流电源、进行电渗析处理的膜堆和水箱组件，其中水箱组件包括分别对应存放AX溶液、BY溶液、BX溶液、HY溶液和AOH溶液的AX水箱、BY水箱、BX水箱、HY水箱和AOH水箱，其中，AX为硫酸钠或硝酸钠；BY为氯化铵、氯化钾或硝酸钾；BX为硫酸铵、硫酸钾或硝酸钾；HY为盐酸或硝酸；AOH为氢氧化钠(Na2SO4+KCl→K2SO4+NaOH+HCl)(NaNO3+KCl→KNO3+NaOH+HCl)其中膜堆的阳极板、阴极板分别与电源的正负极相连接；水箱组件中的各个水箱分别通过导管与膜堆内各自对应的隔室相连接，将各水箱内存放的溶液输送至膜堆内，进行电渗析处理，并进行相应的复分解反应，生成盐BX、酸HY和碱AOH，然后再回流至相对应的水箱。
其中，所述膜堆由阳电极板、阳极隔板、阴极隔板、阴电极板、N个串联的膜单元组成，其中膜单元位于阳极隔板和阴极隔板之间；所述膜单元包括按顺序依次排列并紧密贴合在一起的第一双极膜、酸室隔板(即HY室隔板)、第一阴离子交换膜、BY室隔板、第一阳离子交换膜、BX室隔板、第二阴离子交换膜、AX室隔板、第二阳离子交换膜、碱室隔板(即AOH室隔板)、第二双极膜，并且膜单元中的第一双极膜靠近阳电极板，第二双极膜靠近阴电极板；其中HY室隔板、BY室隔板、BX室隔板、AX室隔板、AOH室隔板分别形成HY隔室、BY隔室、BX隔室、AX隔室、AOH隔室
与HY隔室(即酸室)、BY隔室、BX隔室、AX隔室、AOH隔室(即碱室)相对应的水箱为HY水箱(即酸室水箱)、BY水箱、BX水箱、AX水箱、AOH水箱(即碱室水箱)。
其中，所述的N≥1，优选为2 50。
特别是，每个膜单元内具有5个隔室，即酸室(即HY隔室)、BY隔室、BX隔室、AX隔室、碱室(即AOH隔室)。
尤其是，如果相邻两个膜单元串联在一起时，第一个膜单元的第二双极膜为第二个膜单元的第一双极膜；如果三个膜单元串联时，第一个膜单元的第二双极膜作为第二个膜单元的第一双极膜，第二个膜单元的第二双极膜作为第三个膜单元的第一双极膜。
电渗析装置的每个隔室所能承受的最大电压≤ 2.5V，每个膜单元所能承受的最大电压≤( 2.5×5)V；5为每个膜单元的隔室数量；装置的膜堆能承受的最大电压≤≤[ 2.5×((5~×N)+2)]V。
特别是，所述AX为硫酸钠；BY为氯化铵；BY为硫酸铵；HY为盐酸(氯化氢)；AOH为氢氧化钠。
其中，所述阳极板上朝外一侧(即背离膜堆隔室的一侧)分别设置与膜堆内HY隔室对应相连通的HY进出口；与BY隔室对应相连通的BY进出口；与BX隔室对应相连通的BX进出口；与AX隔室对应相连通的AX进出口；与AOH隔室对应相连通的AOH进出口。
特别是，所述水箱组件还包括存放极液的极室水箱，极室水箱通过导管与位于膜堆两端的阴、阳极板上的阴、阳极室的相连，使得极液从极室水箱依次流入膜堆阴极室、阳极室后再回流至极室水箱。
其中，所述极液选择电解质溶液，极液电解质溶液的浓度≤ 0.5mol/L，优选为 0.05-0.2mol/L，进一步优选为 0.1mol/L。
特别是，所述极液选择硫酸钠、氯化钠、硝酸钠等电解质溶液，优选为硫酸钠溶液；其浓度为 0.1mol/L。
尤其是，极室水箱通过两根导管分别与膜堆的阳极板、阴极板相连接，膜堆阳极板与阴极板之间通过导管相连，极室水箱内的极液从极室水箱依次流入膜堆阴极板的阴极室，再从阴极室流入阳极板的阳极室，最后从阳极室回流至极室水箱。
特别是，极室水箱与阴极板相连的导管上设置循环水泵，极液在极室水箱、膜堆的阳极室和阴极室之间循环。
本发明另一方面提供一种利用上述双极膜电渗析装置处理硫酸钠废水的方法，包括如下步骤：
1)向极室水箱中加入极液；AX水箱中加入AX溶液；BY水箱中加入BY溶液；BX水箱中加入BX溶液；HY水箱中加入HY溶液；AOH水箱中加入AOH溶液，其中AX为硫酸钠、BY为氯化铵；BX为硫酸铵、HY为盐酸、AOH为氢氧化钠；
2)开启循环泵，将各水箱内分别存放的极液、AX溶液、BY溶液、BX溶液、HY溶液和AOH溶液分别输送到膜堆内的各自对应的隔室内；
3)打开直流电源，进入膜堆内的溶液在电场力作用下，进行电渗析、离子迁移和复分解化学反应，然后从膜堆内各自对应的隔室内流出，回流至各自对应的水箱；
4)水箱内溶液在水箱与膜堆之间循环往复流动，进行电渗析、复分解反应，直至硫酸钠水箱内电解质溶液电导率降低至保持不变，停止反应，关闭电源。
其中，步骤1)中极室水箱内极液选择为电解质溶液。
特别是，极液电解质溶液的浓度≤ 0.5mol/L，优选为 0.05-0.2mol/L，进一步优选为 0.1mol/L。
特别是，所述极液选择硫酸钠、氯化钠、硝酸钠等电解质溶液，优选为硫酸钠溶液；其浓度为 0.1mol/L。
其中，步骤1)中所述AX水箱中的AX溶液的初始浓度为 0.5mol/L～ 1.5mol/L；BY水箱中的BY溶液的初始浓度为1mol/L～3mol/L；BX水箱中的BX溶液的初始质量浓度分别为1％～5％；HY水箱中的HY溶液的初始质量浓度分别为1％～5％；AOH水箱中的AOH溶液的初始质量浓度分别为1％～5％。
其中，步骤2)中水箱内存放的溶液输送到膜堆内对应隔室内的流速35～45L/h。且各溶液的流速相同。
其中，步骤3)中在保持电压恒定条件下，进行电渗析处理过程中，控制电源的电压低于装置膜堆所能承受的最大电压；在保持电流恒定条件下，进行电渗析处理过程中，控制电渗析过程中电流密度为8mA/cm2～20mA/cm2。
特别是，所述装置内膜堆所能承受的最大电压为≤≤[2~.5×((4×N)+2)]，
其中N为装置中膜堆包括的膜单元数量；5为每个膜单元的隔室数量；优选为控制电压为10 20V。
特别是，步骤4)中所述硫酸钠水箱内电解质溶液的电导率降低至≤6mS/cm。
本发明又一方面提供一种双极膜电渗析装置，包括直流电源、进行电渗析处理的膜堆和水箱组件，其中水箱组件包括分别对应存放AX溶液、BY或/和HY的混合溶液、BX或/和BHX的混合溶液、和AOH溶液的AX水箱、BY混合水箱、BX混合水箱和AOH水箱，其中，AX为硫酸钠或硝酸钠；BY为氯化铵、氯化钾或硝酸钾；BX为硫酸铵、硫酸钾或硝酸钾；BHX为硫酸氢铵或硫酸氢钾；HY为盐酸或硝酸；AOH为氢氧化钠(Na2SO4+NH4Cl→(NH4)2SO4+NaOH+HCl；Na2SO4+KCl→K2SO4+NaOH+HCl；NaNO3+KCl→KNO3+NaOH+HCl)；其中膜堆的阳极板、阴极板分别与电源的正负极相连接；水箱组件分别通过导管与膜堆内对应的隔室相连接，将各水箱内存放的溶液输送至膜堆内，进行电渗析处理，并进行相应的复分解反应，生成盐BX、盐BHX、酸HY和碱AOH，然后再回流至相应的水箱。
其中，所述膜堆由阳电极板、阳极隔板、阴极隔板、阴电极板、N个串联的膜单元组成，其中膜单元位于阳极隔板和阴极隔板之间；所述膜单元包括按顺序依次排列并紧密贴合在一起的第一双极膜、BY混合室隔板、第一阳离子交换膜、BX混合室隔板、第二阴离子交换膜、AX室隔板、第二阳离子交换膜、碱室隔板(即AOH室隔板)、第二双极膜，并且膜单元中的第一双极膜靠近阳电极板，第二双极膜靠近阴电极板；其中BY混合室隔板、BX混合室隔板、AX室隔板、AOH室隔板分别形成BY混合隔室、BX混合隔室、AX隔室、AOH隔室。
特别是，所述N≥1，优选为2 50。
其中，每个膜单元内具有4个隔室，即BY混合隔室(即混酸室，BY和HY混合隔室)、BX混合隔室(即混盐室，BX和BHX隔室)、AX隔室、碱室(即AOH隔室)。
特别是，如果相邻两个膜单元串联在一起时，第一个膜单元的第二双极膜为第二个膜单元的第一双极膜；如果三个膜单元串联时，第一个膜单元的第二双极膜作为第二个膜单元的第一双极膜，第二个膜单元的第二双极膜作为第三个膜单元的第一双极膜。
电渗析装置的每个隔室所能承受的最大电压≤ 2.5V，每个膜单元所能承受的最大电压≤( 2.5×4)V；4为每个膜单元的隔室数量；装置的膜堆能承受的最大电压≤≤[2~.5×((4×N)+2)]。
特别是，所述AX为硫酸钠；BY为氯化铵；BHX为硫酸氢铵；BX为硫酸铵；HY为盐酸(氯化氢)；AOH为氢氧化钠。
其中，所述阳极板上朝外一侧(即背离膜堆隔室的一侧)分别设置与膜堆内BY混合隔室对应相连通的BY混合进出口；与BX隔室对应相连通的BX进出口；与AX隔室对应相连通的AX进出口；与AOH隔室对应相连通的AOH进出口。
特别是，所述水箱组件还包括极室水箱，极室水箱内存放极液，极室水箱通过导管与位于膜堆两端的阴、阳极板上的阴、阳极室的相连，使得极液从极室水箱依次流入膜堆阴极室、阳极室后再回流至极室水箱。
本发明再一方面提供一种利用上述双极膜电渗析装置处理硫酸钠废水的方法，包括如下步骤：
1)向极室水箱中加入极液；AX水箱中加入AX溶液；BY混合水箱中加入BY溶液；BX混合水箱中加入BX溶液；AOH水箱中加入AOH溶液；其中AX为硫酸钠、BY为氯化铵；BX为硫酸铵、AOH为氢氧化钠；
2)开启循环泵，将各水箱内分别存放的极液、AX溶液、BY溶液、BX溶液和AOH溶液分别输送到膜堆内的各自对应的隔室内；
3)打开直流电源，进入膜堆内的溶液在电场力作用下，进行电渗析、离子迁移和复分解化学反应，然后从膜堆内各自对应的隔室内流出，回流至各自对应的水箱；其中，在膜堆内经过电渗析、离子迁移和复分解反应产生盐BX、盐BHX、酸HY和碱AOH，其中生成的盐SHX与盐BX混合，回流至BX混合水箱；生成的酸HY和BY混合，回流至BY混合水箱；
4)水箱内溶液在水箱与膜堆之间循环往复流动，进行电渗析、复分解反应，直至硫酸钠水箱内电解质溶液的电导率降低至保持不变，停止反应，关闭电源。
其中，步骤1)中极室水箱内极液选择为电解质溶液。
特别是，极液电解质溶液的浓度≤ 0.5mol/L，优选为 0.05 -0.2mol/L，进一步优选为 0.1mol/L。
特别是，所述极液选择硫酸钠、氯化钠、硝酸钠等电解质溶液，优选为硫酸钠溶液；其浓度为 0.1mol/L。
其中，步骤1)中所述AX水箱中的AX溶液的初始浓度为 0.5mol/L～ 1.5mol/L；BY混合水箱中的BY溶液的初始浓度为1mol/L～3mol/L；BX混合水箱中的BX溶液的初始质量浓度分别为1％～5％；AOH水箱中的AOH溶液的初始质量浓度分别为1％～5％。
其中，步骤2)中水箱内存放的溶液输送到膜堆内对应隔室内的流速35～45L/h。且各溶液的流速相同。
其中，步骤3)中在保持电压恒定条件下，进行电渗析处理过程中，控制电源的电压低于装置膜堆所能承受的最大电压；在保持电流恒定条件下，进行电渗析处理过程中，控制电渗析过程中电流密度为8mA/cm2～20mA/cm2。
特别是，所述装置内膜堆所能承受的最大电压为≤[ 2.5×((5~×N)+2)]V，其中N为装置中膜堆包括的膜单元数量；4为每个膜单元的隔室数量；优选为控制电压为10 20V。
特别是，步骤4)中所述硫酸钠水箱内电解质溶液的电导率降低至≤6mS/cm。
利用本发明双极膜电渗析装置处理高盐废水过程中两种原料液(AX、BY)和三种产品液(AOH、BX、HY)分别通入不同水箱。在电场力作用下，正负离子分别向相邻隔室迁移，从而实现原料液间的复分解反应原理，且结合双极膜使水解离，生成氢离子和氢氧根离子，双极膜复分解反应：AX+BY+H2O→BX+HY+AOH
高盐废水硫酸钠产量大，废盐硫酸钠价值低、资源化难，而由于简单双极膜电渗析制酸碱，制备的硫酸价值低于盐酸，本发明以多盐(硫酸钠和氯化铵)输入，以产高价值盐，且同步产酸、碱为核心的双极膜复分解多室电渗析。
采用本发明装置处理高盐硫酸钠废水的过程中，发生如下反应，
AX(硫酸钠)+BY(氯化铵)+H2O→BX(硫酸铵)+HY(盐酸)+AOH(氢氧化钠)
即高盐废水硫酸钠和氯化铵双盐输入(阳离子：钠离子、铵离子；阴离子：硫酸根离子、氯根离子)，通过本发明装置(双极膜复分解多室电渗析装置)分离阴阳离子，硫酸根离子与氯根离子强电解质复分解反应，硫酸根离子与铵根离子生成高价值的硫酸铵输出；同步，氯化铵所产生的氯根离子与双极膜将极液中的水解离(H2O→H++OH )所产生的氢离子反应，生成盐酸(制酸)；硫酸钠所产生的钠离子与双极膜将极液中的水解离(H2O→H++OH )所产生的氢氧根离子反应，生成氢氧化钠(制碱)。
本发明低成本原位将高盐废水硫酸钠资源化为高价值硫酸铵，盐酸与氢氧化钠。得到的硫酸铵相比于氯化铵，作为一种无氯铵盐肥料，适用于广大的氯敏感农作物，且引起土壤板结的程度较低，对土壤危害较小，并且便于贮存和施用，适用范围性广，经济价值高；同步生产的高价值盐酸与氢氧化钠可回用于工厂，实现低价值高盐废水硫酸钠高价值资源化利用，对我国废水趋零排放与废盐资源化技术领域意义重大。
利用本发明双极膜复分解多室电渗析装置处理高盐硫酸钠废水，具有如下优点：
本发明的双极膜电渗析装置结构简单紧凑，体积小，处理废水效率高，废水处理量大；
本发明装置根据阴阳离子交换膜能够选择性分离阴阳离子；双极膜将水解离成氢离子和氢氧根离子，实现同时产酸(盐酸)、产碱(氢氧化钠)、产盐(硫酸铵)，且是在一个设备内的同时集成生产；并且制备过程简单、操作参数易控；
根据双极膜将水解离生成氢离子和氢氧根离子的特点，产生盐酸与氢氧化钠，可供工厂自用，降低工厂运行成本；
采用本发明装置通过双极膜复分解多室电渗析可将硫酸钠高盐废水资源化率达到96.8％，几乎达到趋零排放，或者可将余下的低浓度硫酸钠高盐废水可通过传统电渗析进一步浓缩，然后进入双极膜复分解多室电渗析中，那资源化率可几乎达到100％；将硫酸钠型高盐工业废水趋零排放。
采用本发明的双极膜复分解多室电渗析系统实现同时产酸、产碱、产盐一体化，大大节省投资成本，且易于控制与工业化，一次处理同时生产酸、碱和盐，并且生产的酸、碱和新的盐的纯度高；
在处理硫酸盐型废水的同时将硫酸钠转化为更高价值的硫酸铵、盐酸和氢氧化钠，经济效益更高；
相比于五室(酸室、氯化铵室、硫酸铵室、硫酸钠室、碱室)双极膜复分解电渗析，四室(氯化铵混合室、硫酸铵混合室、硫酸钠室、碱室)复分解电渗析低能耗是由于缺少阴离子交换膜和酸室，膜堆阻力更低。并且在相同的电流密度下，由于缺少阴离子交换膜和HY室(即酸室)，氯离子不进行迁移，使得更多的钠离子和硫酸根离子进行迁移，双极膜产生的氢离子和氢氧根子更多，从而在更短的时间提高了氢氧化钠的浓度。
本发明的双极膜电渗析装置中，极室水箱与位于膜堆一侧的阴极室的阴极室进口通过导管相连，极室水箱内的极液从膜堆的阴极室进口流入位于膜堆一侧的阴极室(防止阴极发生还原反应2H+→2e+H2)，从阴极室出口流出；接着通过导管从位于膜堆另一侧的阳极室的阳极室进口流入膜堆的阳极室(防止阳极发生氧化反应4OH →O2+2H2O+4e)，然后从阳极室出口流出，通过循环泵回流至极室水箱；极液在极室水箱、膜堆的阳极室和阴极室之间循环。
（发明人：田秉晖;朱铭;杨敏;罗胜）