电渗析淡化技术的发展及应用

　　电渗析淡化技术的研究由来已久.1748年,法国学者AbbleNollet观察到水可以通过覆盖在盛有酒精溶液瓶口的猪膀胱进入瓶中,首次发现了渗透现象.1863年,Dubrunfaut制成了膜渗析器,成功地进行了糖与盐的分离,从此开创了膜分离的新纪元.1903年Morse和Pierce把两根电极分别置于透析袋内部与外部的溶液中,发现带电杂质能更迅速地从凝胶中除去.这些开拓型的工作,为以后实用电渗析的开发产生了启迪性的作用.
　　从20世纪40年代起,人们已了解到动物组织的膜具有使离子选择透过的现象,进而从对生物膜的研究转向人工合成高分子膜,开始工程开发的研究.1840年 Meyer和Strauss提出了具有实用意义的多隔室电渗析装置的概念.1950年Juda试制成功了具有高选择性的阳、阴离子交换膜,为电渗析的应用奠定了基础.1952年美国Ionics公司制成了用于苦咸水淡化的世界第一台电渗析装置,随后美、英均制造并将电渗析装置淡化苦咸水,制取饮用水和工业用水,陆续输送到其它国家.20世纪50年代末,日本开始关注这一技术的开发研究,并于1974年在野岛建成了当时世界上规模最大的日产饮用水120 t的电渗析海水淡化装置.我国在20世纪50年代末期就开始了电渗析(ED)的研究.先后研制成功聚乙烯醇异相阴、阳离子交换膜,能干保存、强度高的聚乙烯异相离子交换膜,聚氯乙烯鱼鳞网一体化隔板,钛涂钉和不锈钢电极等,使电渗析的性能得到全面改善.并于1970～1972年之间完成日产7 m3和14m3两种电渗析海水淡化装置用于岛屿饮用水制取,1981年6月在西沙建成200m3／d的电渗析海水淡化站,满足了当时的军用和民用的需求,1991年援助马尔代夫的2 m3／h海水淡化电渗析装置投入运行.当今世界范围内电渗析装置的总造水能力已达1254543 t／d,仅1997年度新上电渗析装置的产水能力就达到33823t／d.但对于含盐量高的介质(如海水等)的处理,电渗析由于耗电量高而受到限制.据国际脱盐协会1999年统计报告,在海水、苦咸水淡化诸多方法中,蒸馏法占据42．2％的市场份额,反渗透法占有41．1％,而电渗析法仅占4．1％的市场份额.
　　由于电渗析的工作原理是在直流电场的作用下,离子透过选择性离子交换膜而迁移,使电解质离子自溶液中部分分离,当电解质浓度高时,电流密度大,淡化一吨水的成本也就高.故而电渗析广泛应用的领域是苦咸水脱盐制取生活饮用水,自来水和低浓度苦咸水脱盐直接制取低压锅炉给水,生产工艺用水或冷却水,自来水深度脱盐或电渗析加离子交换器制取在电力、电子、医药、化工、轻工等多种应用的纯水或高纯水.海水电渗析用于废水处理,可回收生产冲洗用水或工艺用水.电渗析的适用范围大致是:
　　 ①含盐量在500—5000mg／L时,采用电渗析技术是可行的、经济的;
　　 ②当进水含盐量小于300—500mg／L时,应结合产水要求,通过技术经济比较确定是否采用电渗析法;
　　 ③在进水含盐量波动较大,酸碱来源和废水排放困难等特殊情况下,可采用电渗析法;
　　 ④自来水脱盐制取纯水,电渗析直接产水的浓度不宜低于20--50mg/L;