電滲析技術(shù)的發(fā)展歷程

    電滲析過(guò)程是電化學(xué)過(guò)程和滲析擴(kuò)散過(guò)程的結(jié)合;在外加直流電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，利用離子交換膜的選擇透過(guò)性(即陽(yáng)離子可以透過(guò)陽(yáng)離子交換膜，陰離子可以透過(guò)陰離子交換膜)，陰、陽(yáng)離子分別向陽(yáng)極和陰極移動(dòng)。離子遷移過(guò)程中，若膜的固定電荷與離子的電荷相反，則離子可以通過(guò);如果它們的電荷相同，則離子被排斥，從而實(shí)現(xiàn)溶液淡化、濃縮、精制或純化等目的。

    在外加直流電場(chǎng)的作用下，利用離子交換膜的選擇透過(guò)性，使溶液中的電解質(zhì)離子定向遷移，自溶液中部分分離出來(lái)的過(guò)程即為電滲析。

電滲析裝置一般由離子交換膜、隔板、電極、直流電源、電泵、水槽等組成。離子交換膜主要分為陽(yáng)離子交換膜(CM，簡(jiǎn)稱(chēng)陽(yáng)膜)和陰離子交換膜(AM，簡(jiǎn)稱(chēng)陰膜)兩種，其對(duì)不同荷電性離子具有選擇透過(guò)性：陽(yáng)膜帶有負(fù)電荷，可選擇透過(guò)陽(yáng)離子；陰膜帶有正電荷，可選擇透過(guò)陰離子。隔板構(gòu)成的隔室為液體流經(jīng)的通道，淡水流經(jīng)的隔室為脫鹽室，濃水經(jīng)過(guò)的隔室為濃縮室。把陰、陽(yáng)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，即構(gòu)成一臺(tái)電滲析器。

國(guó)外電滲析技術(shù)的發(fā)展歷程

    有關(guān)電滲析的研究始于1903年，將兩根電極分別置于透析袋內(nèi)、外部溶液中，發(fā)現(xiàn)能更迅速地除去凝膠中的帶電雜質(zhì)；通過(guò)化工原理設(shè)計(jì)改進(jìn)了Morse的試驗(yàn)裝置，增加了傳質(zhì)速率；1940年，提出了具有實(shí)用意義的多隔室電滲析裝置的概念；1950年，Juda和McRae成功研制了具有高選擇透過(guò)性的陽(yáng)、陰離子交換膜，奠定了電滲析技術(shù)的實(shí)用基礎(chǔ)。

1952年，美國(guó)Ionics公司成功研制了世界上*臺(tái)電滲析裝置，并將其用于苦咸水淡化，隨后該技術(shù)在美國(guó)、英國(guó)得到了推廣應(yīng)用。日本于20世紀(jì)50年代末開(kāi)始研究電滲析技術(shù)用于海水濃縮制鹽，20世紀(jì)60年代旭化成公司成功研制出性能優(yōu)良的單價(jià)離子交換膜，使得日本在電滲析海水濃縮制鹽技術(shù)方面至今仍保持國(guó)際地位。1974年，日本在野島建立了日產(chǎn)飲用水120t的海水淡化裝置，是當(dāng)時(shí)世界上zui大的海水淡化裝置。1972年，美國(guó)Ionics公司推出了頻繁倒極電滲析裝置，提高了裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性。此后，填充床電滲析、雙極膜電滲析、高溫電滲析等相繼出現(xiàn)，使得電滲析技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域愈加廣泛。目前美國(guó)和日本在電滲析技術(shù)方面處于世界地位。

    我國(guó)電滲析技術(shù)的發(fā)展歷程

1958年，國(guó)內(nèi)開(kāi)始研究電滲析技術(shù)，隨后，以國(guó)產(chǎn)聚乙烯醇異相離子交換膜裝配的小型電滲析設(shè)備投入海上試驗(yàn)。1965年，在成昆鐵路上安裝了*臺(tái)電滲析苦咸水淡化裝置。1969年，聚苯乙烯異相膜投入生產(chǎn)，為我國(guó)電滲析技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。1976年在上海金山石化建成了日產(chǎn)初級(jí)純水6600t的電滲析制水車(chē)間。1981年6月在西沙永興島建成了當(dāng)時(shí)世界上zui大的日產(chǎn)淡水200t的電滲析海水淡化站并投入運(yùn)行，該淡化站采用兩組10級(jí)一次連續(xù)流程，將海水含鹽量由35000mg/L脫至500mg/L，總電耗為16.5kW·h/t，比用船運(yùn)水(20.7元/t)節(jié)省費(fèi)用80%，接近日本同期水平，結(jié)束了采用輪船向該島運(yùn)輸?shù)臍v史。

    為嚴(yán)格控制飲水標(biāo)準(zhǔn)，1984年又安裝了脫硼裝置，采用564特效脫硼樹(shù)脂將電滲析出水中的硼由4.7mg/L脫至0.5mg/L以下，低于世界衛(wèi)生組織建議的飲用水含硼指標(biāo)(1mg/L)，水質(zhì)完全符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，該技術(shù)完善了電滲析海水淡化制取飲用水的流程，標(biāo)志著我國(guó)電滲析海水淡化技術(shù)的進(jìn)步。

    電滲析技術(shù)具有對(duì)分離組分選擇性高、對(duì)預(yù)處理要求低、裝置設(shè)備與系統(tǒng)應(yīng)用靈活、操作維修方便、裝置使用壽命長(zhǎng)、原水回收率高、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)70年代初到80年代上半期，是電滲析技術(shù)在世界范圍內(nèi)的大規(guī)模推廣應(yīng)用階段，廣泛用于海水淡化、海水濃縮制鹽、苦咸水脫鹽與純水制備、化工廢水脫鹽等領(lǐng)域，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。