極限電流密度

極限電流密度是指在離子交換膜專業領域中是指在離子膜電滲析過程中即將發生膜極化的電流密度界限。在此極限之下，可以緩和或避免極化而引起的沉澱結構問題。一般電滲析過程應在極限電流密度以下範圍內進行。電滲析技術是膜分離技術的一種，它普遍應用於製漿造紙、黑液、化工、製藥、冶金、紡織、輕工等工業的廢水處理，並取得了顯著的經濟效益和社會效益。但是電滲析處理廢水過程中容易產生極化現象，因此，對極限電流密度的研究至關重要 ^[1]  。

在電滲析過程中，物料在濃、淡室流動時離子交換膜和水之間存在一個滯流層。在直流電場的作用下溶質離子發生定向遷移，當工作電流增加到一定程度時，主體溶液中的離子不能迅速補充到膜的表面，此時膜表面的離子濃度趨於零，引起滯流層中大量水分子的電離並生成H+和OH-離子來負載電荷，此現象稱為極化。而這時的電流密度也達到了一個極限值，此值稱為極限電流密度。如果極化現象發生將引起膜表面產生沉澱，膜電阻明顯增大，電流效率、脱酸率也隨之下降，產水量降低，並且損壞電滲析器的使用壽命。因此，對極限電流密度的研究是極其重要的 ^[2]  。

隨着濃度的增加，離子的濃度增加，離子在膜表面滯流層中濃差擴散的推動力增大，離子在膜中的傳遞速率增加，因此極限電流密度會隨濃度的增加而增加，並且在低濃度時增加較快 ^[3]  。

當流量增加時，膜表面滯流層的厚度變薄，離子的傳遞阻力減小，因此極限電流密度隨流量的增加而增加 ^[2]  。

當温度增加時，離子的熱運動加劇，溶液粘度下降，離子的遷移速度加快，擴散速度加快，所以極限電流密度隨着温度的增加而增加 ^[1]  。

(1)L-穀氨酸溶液的初始濃度為0.001-0.02mol/L，經電滲析分離處理後，淡水室中L-穀氨酸的濃度約為0. 00005mol/L，脱除率可達到95%以上。

(2)在處理L-穀氨酸廢水時，電滲析器的極限電流密度分別隨着操作物料流量、操作温度、物料濃、稀相進料濃度比的上升而上升 ^[2]  。