[科普中国]-极限电流密度

极限电流密度是指在电渗析器内，产生极化现象时的电流密度。单位以mA/cm2表示。为避免产极化现象，电渗析器的工作电流密度一般应控制在极限电流密度以下。其数值通常采用电压-电流法来测定。

简介极限电流密度是指在离子交换膜专业领域中是指在离子膜电渗析过程中即将发生膜极化的电流密度界限。在此极限之下，可以缓和或避免极化而引起的沉淀结构问题。一般电渗析过程应在极限电流密度以下范围内进行。电渗析技术是膜分离技术的一种，它普遍应用于制浆造纸、黑液、化工、制药、冶金、纺织、轻工等工业的废水处理，并取得了显著的经济效益和社会效益。但是电渗析处理废水过程中容易产生极化现象，因此，对极限电流密度的研究至关重要1。

设备的极限电流密度在电渗析过程中，物料在浓、淡室流动时离子交换膜和水之间存在一个滞流层。在直流电场的作用下溶质离子发生定向迁移，当工作电流增加到一定程度时，主体溶液中的离子不能迅速补充到膜的表面，此时膜表面的离子浓度趋于零，引起滞流层中大量水分子的电离并生成H+和OH-离子来负载电荷，此现象称为极化。而这时的电流密度也达到了一个极限值，此值称为极限电流密度。如果极化现象发生将引起膜表面产生沉淀，膜电阻明显增大，电流效率、脱酸率也随之下降，产水量降低，并且损坏电渗析器的使用寿命。因此，对极限电流密度的研究是极其重要的2。

浓度对极限电流密度的影响随着浓度的增加，离子的浓度增加，离子在膜表面滞流层中浓差扩散的推动力增大，离子在膜中的传递速率增加，因此极限电流密度会随浓度的增加而增加，并且在低浓度时增加较快3。

流量对极限电流密度的影响当流量增加时，膜表面滞流层的厚度变薄，离子的传递阻力减小，因此极限电流密度随流量的增加而增加2。

温度对极限电流密度的影响当温度增加时，离子的热运动加剧，溶液粘度下降，离子的迁移速度加快，扩散速度加快，所以极限电流密度随着温度的增加而增加1。

总结(1)L-谷氨酸溶液的初始浓度为0.001-0.02mol/L，经电渗析分离处理后，淡水室中L-谷氨酸的浓度约为0. 00005mol/L，脱除率可达到95%以上。

(2)在处理L-谷氨酸废水时，电渗析器的极限电流密度分别随着操作物料流量、操作温度、物料浓、稀相进料浓度比的上升而上升2。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学