離子交換膜是由高分子材料制成的對(duì)離子具有選擇透過性的薄膜。主要分陽離子交換膜（CM，簡(jiǎn)稱陽膜）和陰離子交換膜（AM，簡(jiǎn)稱陰膜）兩種。陽膜由于膜體固定基帶有負(fù)電荷離子，可選擇透過陽離子；陰膜由于膜體固定基帶有正電荷離子，可選擇透過陰離子。陽膜透過陽離子，陰膜透過陰離子的性能稱為膜的選擇透過性。電滲析過程最基本的工作單元稱為膜對(duì)。一個(gè)膜對(duì)構(gòu)成一個(gè)脫鹽室和一個(gè)濃縮室。一臺(tái)實(shí)用電滲析器由數(shù)個(gè)膜對(duì)組成用夾緊板緊固在一起的膜堆部分稱為電滲析，要進(jìn)行工作，必須有水泵、整流器等輔助設(shè)備，還必須有進(jìn)水預(yù)處理設(shè)施。通常把電滲析及輔助設(shè)備總稱為電滲析裝置。
一、電滲析
電滲析主要部件為陰、陽離子交換膜，隔板與電極三部分。隔板構(gòu)成的隔室為液流經(jīng)過的通道。淡水經(jīng)過的隔室為脫鹽室，濃水經(jīng)過的隔室為濃縮室。若把陰、陽離子交換膜與濃、淡水隔板交替排列，重復(fù)疊加，再加上一對(duì)端電極，就構(gòu)成了一臺(tái)實(shí)用電滲析。
圖1：電滲析工作原理示意圖
若電滲析裝置各系統(tǒng)進(jìn)液都為NaCl溶液，在通電情況下，淡水隔室中的Na+向陰極方向遷移，Cl－向陽極方向遷移，Na+與Cl－就分別透過CM與AM遷移到相鄰的隔室中去。這樣淡水隔室中的NaCl溶液濃度便逐漸降低。相鄰隔室，即濃水隔室中的NaCl溶液濃度相應(yīng)逐漸升高，從電滲析設(shè)備中就能源源不斷地流出淡化液與濃縮液。
淡水水路系統(tǒng)、濃水水路系統(tǒng)與極水水路系統(tǒng)的液流由水泵供給，互不相混，并通過特殊設(shè)計(jì)的布、集水機(jī)構(gòu)使其在電滲析內(nèi)部均勻分布，穩(wěn)定流動(dòng)。
從供電網(wǎng)供給的交流電，經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟姡呻姌O引入電滲析經(jīng)過在電極溶液界面上的電化學(xué)反應(yīng)，完成由電子導(dǎo)電轉(zhuǎn)化為離子導(dǎo)電的過程。
二、雙極膜
雙極膜是把陰離子交換層和陽離子交換層黏貼在一起的離子交換膜。在此膜的兩側(cè)，印壓帶有水理論分裂電壓的0.83V以上的電壓，膜內(nèi)的水分解成酸（H+）和堿（OH-）。
圖2：雙級(jí)膜工作原理示意圖
雙極膜電滲析設(shè)備是由雙極膜、陰膜和陽膜組成的3室式電滲析設(shè)備，通過供給無機(jī)鹽（Na2SO4），陰離子（SO42-）透過陰離子交換膜和在雙極膜分解成的H離子（H+）結(jié)合成酸（H2SO4），另一方面，陽離子（Na+）透過陽離子交換膜和在雙極膜分解成的OH離子（OH-）結(jié)合成堿（NaOH）（進(jìn)行中和逆反應(yīng)）。
圖3：雙極膜工藝流程
三、電滲析技術(shù)分類
根據(jù)所采用的離子選擇性通過膜的種類及操作模式的不同，電驅(qū)動(dòng)膜分離過程可分為普通電滲析(CED)、雙極膜電滲析(BMED)、電解電滲析(EED)、選擇性電滲析(SED)、填充床電滲析子(EDI)等，其中普通電滲析和雙極膜電滲析是電驅(qū)動(dòng)過程常見的兩種膜分離工藝。能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)溶液的脫鹽和濃縮過程稱為CED；采用了雙極膜及普通的陰/陽離子交換膜，并能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)料液產(chǎn)酸和產(chǎn)堿的過程稱為BMED；采用具有一多價(jià)離子選擇能力的離子選擇性通過膜，實(shí)現(xiàn)溶液中具有不同電荷數(shù)的離子之間分離的過程稱為SED；采用了具有耐酸耐堿性的陰/陽離子交換膜，能夠通過電極反應(yīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)酸產(chǎn)堿的過程稱為EED；采用普通的陰/陽離子交換膜，并利用能夠輔助離子遷移的離子交換樹脂來實(shí)現(xiàn)溶液的高效脫鹽，從而得到超純水的過程稱為EDI。
四、電滲析技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1、能量消耗低： 電滲析過程無相變，運(yùn)行費(fèi)用低，動(dòng)力耗電也較低，經(jīng)濟(jì)效益顯著；常溫運(yùn)行，特別適用于熱敏性的體系，產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定；再生也只耗電，不用酸堿，節(jié)省材料費(fèi)用。
2、使用壽命長(zhǎng)： 裝置預(yù)處理工藝簡(jiǎn)便，設(shè)備經(jīng)久耐用；分離專用膜和電極可用五年以上，隔板可用10 年以上；且操作維修方便。
3、抗污染能力強(qiáng)： 由于電滲析不是過濾型，具有較強(qiáng)的抗污染能力，對(duì)原水的水質(zhì)要求相對(duì)較低。
4、裝置設(shè)計(jì)靈活： 系統(tǒng)裝置的脫鹽率和原水回收率可根據(jù)需求進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)，脫鹽率可達(dá)30%～99%，回收率可達(dá)40%～90%；整個(gè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化控制；
5、占地空間小，省略了混床和再生裝置；
6、操作簡(jiǎn)單，噪音低。
7、產(chǎn)水連續(xù)穩(wěn)定，出水質(zhì)量高。
8、環(huán)境污染小： 運(yùn)行時(shí)，工藝過程潔凈，無需頻繁用酸、堿或其他藥劑再生；無需高壓操作，避免了噪音對(duì)環(huán)境的影響； 環(huán)保效益顯著，操作安全性高。
五、電滲析的應(yīng)用范圍
1、工業(yè)廢水（硝酸銨廢水、電鍍廢水、RO濃水、高含鹽廢水）脫鹽濃縮
2、左旋肉堿、?；撬岬柔t(yī)藥的脫鹽純化
3、化工中間體脫鹽純化
4、植物提取液脫鹽純化
5、乳清的脫鹽純化
6、氨基酸的脫鹽純化
7、甜菜堿的脫鹽純化
8、有機(jī)酸鹽的脫鹽純化
9、醬油等調(diào)味液的脫鹽純化
10、低聚果糖、木糖醇、低聚木糖等糖類脫鹽純化
11、果汁的脫鹽純化絲蛋白分解、肽制造工藝中的脫鹽純化
圖4：電滲析/雙極膜工程設(shè)備
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