反渗透电渗析技术比较
电渗析脱盐技术应用简述
电渗析脱盐技术应用简述电渗析是电场驱动的水溶液离子脱除/浓缩的分离技术，电渗析器的核心部件是由多张阴离子交换膜、淡化室隔板、阳离子交换膜和浓缩室隔板交替排列组成的膜堆。
在电场的作用下可实现淡化室水溶液盐分的脱除和浓缩室水溶液盐分的富集。
电渗析膜和电渗析器，可用于脱除水溶液的盐分（淡化）或者浓缩水溶液的盐分（制盐），具体的应用包括各种化工/食品/医药生产过程中的物料脱盐（比如乳清蛋白脱盐、甘露醇脱盐、大豆低聚糖脱盐、氨基酸脱盐等）、苦咸水淡化、天然水纯化、工业废水净化、小规模海水淡化、海水或卤水制盐等。
在这些应用中，均相膜电渗析法具有其它方法不可比拟的优势。
（a）对于生产过程中的物料脱盐，现有的方法是采用离子交换树脂进行离子交换。
由于离子交换树脂对于物料不可避免的吸附，导致物料收率低，并且离子交换树脂再生过程中产生大量含盐废水，不易处理。
均相膜电渗析法的优势是物料收率高，产生的含盐废水少。
（b）对于苦咸水淡化，同世界的很多其它地区相似，我国西北干旱内陆地区由于降水稀少，蒸发强烈，水资源天然匮乏，作为主要供水水源的地下水普遍含盐含氟，成为苦咸水，水质低劣，不符合饮用水标准。
在山东，苦咸水分布面积达1.09万平方公里，主要分布在鲁西北及潍坊市“三北”地区；山东省黄泛平原和滨海平原区，由于受地下水径流条件和古沉积环境的影响，在内陆和滨海区形成了各种类型的盐水。
与反渗透法相比，电渗析法苦咸水淡化的优势在于膜抗有机污染、水收率高以及较低运行费用。
（c）对于小规模海水淡化，电渗析技术适用于在海岛、酒店、渔船、舰艇和潜艇等生产饮用水。
与反渗透法相比，电渗析法的优势在于低操作压力和预处理简单，系统易操作、易维护、安全、无噪音。
（d）反渗透法已经广泛应用于海水淡化和苦咸水淡化，一个普遍的问题是浓水的处理。
浓水可以排入海水，但需要非常谨慎以避免对环境造成冲击。
电渗析膜较反渗透膜，更耐有机污染和无机结垢，因此可通过电渗析器处理浓水，进一步生产出淡水，提高水收率，同时可将盐水中氯化钠浓度提高到18%以上，再通过多效蒸发等方式制备工业盐或食用盐。
反渗透后高盐废水浓缩技术简介
反渗透后高盐废水浓缩技术简介脱盐过程中不可避免地会产生大量浓盐水，浓盐水的主要成分是无机盐、重金属，也含有预处理、氯化、脱氯和脱盐等过程所用的少量化学品，如阻垢剂、酸和其他反应产物，浓盐水的处理已经是制约着各行业工业废水零排放的关键技术。
由于高盐浓水组成多样，来源各异，因此浓缩处理的难度较大。
目前，较为成熟的高盐水浓缩处理技术主要有超高压反渗透技术、蒸发浓缩技术、电渗析浓缩技术以及不同技术的组合逐步得到了广泛的关注。
1.新型浓盐水浓缩技术除了已有商品化高盐水浓缩处理技术外，高效碟管式反渗透DTRO膜技术等一些新的技术也正处于研究阶段，有望成为新型的浓缩处理方向。
众所周知，反渗透膜技术是一种常用的脱盐技术。
目前，适用于工业规模的反渗透膜，主要包括乙酸纤维素和聚酰胺膜，其盐截留率94%～97%。
废水通过物化、生物等方法使废水达到排放标准。
碟管式反渗透DTRO技术是一种高新反渗透技术，最早始于德国，相对于卷式反渗透其耐高压、抗污染特点更加明显，即使在高浊度、高SDI值、高盐分、高COD的情况下，也能经济有效稳定运行，更加适应高盐废水的处理。
国内主要应用于垃圾渗滤液与海水淡化、苦咸水淡化工程。
DTRO虽然水处理效果卓越，但因DTRO膜组件主要依赖进口，成本相对较高，山东烟台金正环保选用美国陶氏原材，采用德国一流加工设备实现了DTRO膜制造，明显降低该技术运营成本,使该技术得以在国内广泛推广。
DTRO盐截留率为98%～99.8%。
2.电渗析法浓缩技术电渗析法浓缩技术（ED）的核心为离子交换膜，其在直流电场的作用下对溶液中的阴阳离子具有选择透过性，即阴膜仅允许阴离子透过，阳膜只允许阳离子透过。
通过阴阳离子膜交替排布形成浓、淡室，从而实现物料的浓缩与脱盐。
电渗析技术起步较早，初期主要应用于海水淡化、苦咸水淡化及工艺物料脱盐。
20世纪50年代末我国开始电渗析技术的研究，并先后成功完成系列离子交换膜、隔板、电极的研制工作，在20世纪80年代初建成200m3/d电渗析海水淡化装置。
海水淡化方法
海水淡化方法1、蒸馏法：蒸馏法是通过加热海水使之沸腾汽化，再把蒸汽冷凝成淡水的方法。
蒸馏法海水淡化技术是最早投人工业化应用的淡化技术，特点是即使在污染严重、高生物活性的海水环境中也适用，产水纯度高。
与膜法海水淡化技术相比，蒸馏法具有可利用电厂和其他工厂的低品位热、对原料海水水质要求低、装置的生产能力大，是当前海水淡化的主流技术之一。
2、反渗透法：将海水加压，使淡水透过渗透膜而盐分被截留的淡化方法。
反渗透主体设备主要由高压泵、反渗透膜、能量回收三部分组成，无论海水、苦咸水，亦无论大型、中型、小型都适应，是海水淡化技术近二十年来发展最快的，除了中东国家，美洲、亚洲和欧洲，大中生产规模的装置都以反渗透为首选，也是我国目前的首选方法。
3、多效蒸发：将加热后的海水经多个蒸发器串联运行的蒸发过程。
也主要是与火电站联合运行，但规模一般在日产万吨以下。
这包括两种类型，一类是多效分裂式，七八十年代较盛行，称为竖管蒸发(VTE)。
操作温度一般较高，顶温在100~120度，欧洲和亚洲一些火电厂都在使用，另一类是低温多效蒸馏(LT—MED)，顶温在70度左右，较前者更具竞争力，是蒸馏法中最节能的方法之一，国华黄骅电厂就是用的这项技术。
4、电渗析法：电渗析以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性而脱出水中离子的淡化过程。
电去离子(EDI)是一种电渗析和离子交换相结合的方法，在直流电场的作用下，实现电渗析过程，离子交换盐和离子交换连续再生过程。
5、冷冻法：即冷冻海水使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。
从理论上分析，是最有前途的海水淡化处理方法之一，但目前未形成实用规模。
我国海冰资源巨大，只是采集、融化、冰水除盐等的工耗、能耗以及相关设施问题，尚需进一步做工程研究。
而人工冷却法，早在七十年代美国就着手研究，问题是从制冷、结冰、冰晶输送、融化以及冷量回收等单元过程太多，效率不高，成本过大。
6、化学调理处理：投加H2SO4调理海水pH值分化海水中的HCO-3，以避免CaCO3沉积，是海水淡化中最常用和最经济的办法。
电渗析海水淡化技术发展
电渗析海水淡化技术进展水是人类社会赖以生存和进展的根本物质，是地球生态环境维持平衡的重要因素。
然而，水资源短缺已经成为人类目前面临的最严峻的挑战之一。
一方面，淡水资源储存量缺乏且时空分布不均衡，难以满足经济社会进展和人口数量增长的需求；另一方面，工农业进展和城市规模扩大带来的水体污染日趋严峻。
水资源匮乏正日益影响全球的经济社会进展和生态平衡，甚至引起了国家和地区间的冲突。
联合国有关机构指出“供水缺乏将成为一个深刻的社会危机，世界上在石油危机之后的下一个危机便是水的危机”。
地球外表约3/4 都被水掩盖，其中海水占96.5%，但是这局部水含盐量较高，不能直接用于工农业生产和人类生活。
可取用的河水、湖水及浅层地下水等仅占0.2%左右，这其中还包括相当大一局部的苦咸水。
2023 年联合国世界水资源进展报告指出，到 2050 年，全球淡水资源总需求量将比 2023 年增长 55%左右，届时全球 40%的人口将会面临严峻的缺水危机。
我国人均水资源占有量为2220m3，是世界人均水资源占有量的1/4，是全球13 个人均水资源最贫乏的国家之一，且我国水资源时空分布极不均衡，局部地区水资源污染严峻。
面对日益严峻的缺水形势，政府实行了一系列有效的调控措施，如兴建大型蓄水工程、跨流调水等等，这些措施只能缓解局部城市和地区的缺水状况，难以满足大多数城市经济快速进展及人民生活水平提高的需求。
此外，我国北方和西北地区的地下水多为苦咸水，沿海地区地下水超采引起海水倒灌等等，均使得我国的缺水形势日趋严峻。
据有关部门推测，我国将在 2030 年左右消灭缺水顶峰。
因此，通过适宜的方法对海水进展淡化成为从源头增加淡水资源量的有效手段，也是解决淡水资源短缺、维持淡水持续供给、优化淡水资源配置的重要途径。
海水淡化是通过物理、化学或物理化学方法从海水中猎取淡水的技术和过程，其主要途径有两条：一是从海水中取出水，包括蒸馏法、反渗透法、冰冻法、水合物法和溶剂萃取法等；二是从海水中取出盐，包括离子交换法、电渗析法、电容吸附法和压渗法等。
几种常见的电渗析技术解析
⼏种常见的电渗析技术解析电渗析(ED)是在直流电场作⽤下，利⽤离⼦交换膜的选择透过性，带电离⼦透过离⼦交换膜定向迁移，从⽔溶液和其他不带电组分中分离出来，从⽽实现对溶液的浓缩、淡化、精制和提纯的⽬的。
⽬前电渗折技术⼰发展成⼀个⼤规模的化⼯单元过程，在膜分离领域占有重要地位。
⼴泛应⽤于化⼯脱盐，海⽔淡化，⾷品医药和废⽔处理等领域，在某些地区已成为饮⽤⽔的主要⽣产⽅法，具有能量消耗少，经济效益显著;装置设计与系统应⽤灵活，操作维修⽅便，不污染环境，装置使⽤寿命长，原⽔的回收率⾼等优点。
1．1填充床电渗析(EDI)填充床电渗析⼜称电脱离⼦法(Electrodeio－nizattono简称EDI)。
它是将电渗析法与离⼦交换法结合起来的⼀种⽔处理⽅法，即在电渗析的除盐室中填充阴阳离⼦交换剂，利⽤电渗析过程中极化现象对离⼦交换填充床进⾏电化学再⽣，它兼有电渗析技术的连续除盐和离⼦交换技术深度脱盐的优点，⼜避免了电渗析技术浓差极化和离⼦交换技术中的酸碱再⽣等带来的问题。
1．2倒极电渗析(EDR)EDR的原理和电渗析法基本是相同的，只是在运⾏过程中，EDR每隔⼀定的时间，正负电极极性相互倒换⼀次(国内电渗析器⼀般2～4h倒换⼀次)，因此称现⾏的倒极电渗析为频繁倒极电渗析。
EDR系统是由电渗析本体、整流器及⾃动倒极系统三部分组成的，其倒极⼀般分以下三个步骤:(1)转换直流电源电极的极性，使浓、淡室互换，离⼦流动反向进⾏;(2)转换进、出⽔阀门，使浓、淡室的供排⽔系统互换;(3)极性转换后持续1～2min，将不合格淡⽔归⼊浓⽔系统，然后浓、淡⽔各⾏其路，恢复正常运⾏。
倒极电渗析器的使⽤，⼤⼤提⾼了电渗析操作电流和⽔回收率，延长了运⾏周期在饮⽤⽔净化和锅炉补给⽔处理等有⼴泛的应⽤。
1．3⾼温电渗析⾼温电渗析是将电渗析的进⽔温度加热到80℃，使溶液的粘度下降，扩散系数增⼤，离⼦迁移数增加，有利于极限电流密度的⼤幅增⼤，从⽽提⾼电渗析器的脱盐能⼒，降低动⼒消耗，从⽽降低处理费⽤，尤其是对有余热可利⽤的⼯⼚更为适宜。
海水淡化与利用技术
1.海水淡化过程需要大量的能源，因此会产生高额的运营成本和高碳排放量。这既 不符合经济效益，也不符合环保原则。关键要解决的是研发更高效、更环保的能源 利用技术。 2.目前大部分海水淡化厂都依赖于化石燃料，但随着全球能源结构的转变，未来需 要更多地利用可再生能源，如风能、太阳能等，以降低碳排放。
反渗透淡化技术原理
1.反渗透技术是利用渗透压的原理，通过施加压力使海水通过 半透膜，实现盐和水的分离。 2.半透膜的选择性透过性能是实现反渗透的关键，需要具有高 脱盐率、高通量、长寿命等特点。 3.反渗透过程中需要保持适当的压力、流速和温度等参数，以 确保系统的稳定性和可靠性。
反渗透淡化技术
▪ 反渗透淡化技术发展现状
▪ 农业灌溉
1.海水淡化技术为沿海地区的农业发展提供了可靠的淡水资源 ，有助于提高农作物产量和品质。 2.海水淡化后的浓盐水可用于土壤改良，提高土壤盐碱地的利 用价值。 3.结合现代农业技术，海水淡化技术有望进一步提高农业灌溉 的效率和可持续性。
海水利用技术的应用
▪ 城市供水
1.海水淡化可作为沿海城市供水的重要补充，减轻城市对陆地 淡水资源的压力。 2.通过合理规划和建设，海水淡化项目可以与城市供水系统有 机结合，提高供水安全和稳定性。 3.海水淡化技术的发展有助于提高城市供水的自给能力，促进 沿海城市的可持续发展。
海水淡化技术的发展趋势
海水淡化技术的发展趋势
▪ 海水淡化技术的能源效率提升
1.研究和开发能源效率更高的海水淡化技术，降低淡化过程中 的能源消耗。例如，利用太阳能、风能等可再生能源，减少对 传统能源的依赖。 2.优化现有海水淡化设备的运行和维护，提高设备的可靠性和 稳定性，降低故障率和维修成本。 3.加强不同领域之间的合作与交流，将最新的科技成果应用于 海水淡化领域，推动海水淡化技术的不断创新和发展。
水处理技术之7种膜技术简介
水处理技术之7种膜技术膜分离技术被公认为是目前最有发展前途的高科技之一。
膜分离技术是以选择性多孔薄膜为分离介质，使分子水平上不同粒径分子的混合物/溶液借助某种推动力(如:压力差、浓度差、电位差等)通过膜时实现选择性分离的技术，低分子溶质透过膜，大分子溶质被截留，以此来分离溶液中不同分子量的物质，从而达到分离、浓缩、纯化目的。
近些年来，扩散定理、膜的渗析现象、渗透压原理、膜电势等研究为膜技术的发展打下了坚实的理论基础，膜分离技术日趋成熟，而相关科学技术的突飞猛进也使得膜的实际应用已十分广泛从环境、化工、生物到食品各行业都采用了膜分离技术。
迄今为止，水处理的膜技术主要有以下几种:(1)反渗透(RO)膜技术。
反渗透(又称高滤)过程是渗透过程的逆过程，推动力为压力差，即通过在待分离液一侧加上比渗透压高的压力，使原液中的溶剂被压到半透膜的另一侧。
反渗透技术的特点是无相变，能耗低、膜选择性高、装置结构紧凑，操作简便，易维修和不污染环境等。
(2)纳滤(NF)膜技术。
纳滤技术是超低压具有纳米级孔径的反渗透技术。
纳滤膜技术对单价离子或相对分子质量低于200的有机物截留较差，而对二价或多价离子及相对分子质量介于200-1000的有机物有较高脱除率。
纳滤膜具有荷电，对不同的荷电溶质有选择性截留作用，同时它又是多孔膜，在低压下透水性高。
(3)微滤(MF)膜技术。
微滤膜是以静压差为推动力，利用筛网状过滤介质膜的筛分作用进行分离。
微滤膜是均匀的多孔薄膜，其技术特点是膜孔径均一、过滤精度高、滤速快、吸附量少且无介质脱落等。
主要用于细菌、微粒的去除，广泛应用在食品和制药行业中饮料和制药产品的除菌和净化，半导体工业超纯水支配过程中颗粒的去除，生物技术领域发酵液中生物制品的浓缩与分离。
(4)超滤(UF)膜技术。
超滤是以压差为驱动力，利用超滤膜的高精度截留性能进行固液分离或使不同相对分子质量物质分级的膜分离技术。
其技术特点是:能同时进行浓缩和分离大分子或胶体物质。
水污染控制技术-膜分离
膜分离
二、电渗析
（一）电渗析原理
海水或咸水中的盐分，能够解离成阳离子和阴离子。因 此，在直流电场作用下，利用只接通过阳离子的阳离子 交换膜和另一种只能通过阴离子的阴离子交换膜，分别 选择性地除去水中的阳离子和阴离子，从而达到分离、 浓缩和谈比的目的。
（二）电渗析装置
（三）反渗透装置
膜分离
1．板框式反渗透装置
这种装置的优点是结构简单，体积比管式的小， 缺点是装卸复杂，单位体积膜表面积小。
2. 管式反渗透装置
这种装置的优点是水利条件好，适当调节水流状 态就能防止膜的污染和堵塞，能够处理含悬浮物的溶 液，安装、清洗、维修都比较方便。它的缺点是：膜 的有效面积小，装置体积大，而且两头需要较多的联 结装置。
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2. 制造食盐
日本采用电渗析法制造食盐，最近将过去的盐田法逐步改为电渗析法。这种方法首先要进行海水的前处理。先 将盐水过滤，调节pH值，制成适合于电渗析的海水。再将它浓缩成盐浓度为18-20％的浓缩液。海水的盐浓度为 3%，用电渗析法可浓缩至6—7倍。将这种浓缩液在真空蒸发罐中加热从而制成固体盐，用这种方法制成的盐相当 纯，据说用于食品加工中味道很好。由于太纯，还要适当加入微量的镁盐。
（五）应用实例
膜分离
1. 反渗透法与离子交换法组合处理电镀含镍废水
采用醋酸纤维素反渗透膜的管式反渗透器及丙烯酸型725强酸性阳离子交换树脂。这种树脂在pH值为4 左右时，对废水中的镍离子的交换可以达到全饱和，有较大的交换容量，适合于吸附电镀废水中的镍离子。 用反渗透法处理电镀废水时，铜、铬、锌等的分离率在95%以上。
污水的物理处理技术 ——膜分离
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反渗透、电渗析、电吸附技术比较
一、原理比较
1、反渗透（RO）除盐原理
当纯水和盐水被理想半透膜隔开，理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过，此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧，这种现象称为渗透，若在膜的盐水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压力，当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时，水的流向就会逆转，此时，盐水中的水将流入纯水侧，上述现象就是水的反渗透处理的基本原理。
2、电渗析除盐原理
电渗析是膜分离技术的一种，是利用离子交换膜对阴、阳离子的选择透过性能，在外加直流电场力的作用下，使阴、阳离子定向迁移透过选择性离子交换膜，从而使电介质离子自溶液中分离出来的过程。
除盐原理如图所示，电渗析器中交替排列着许多阳膜和阴膜，分隔成小水室。
当原水进入这些小室时，在直流电场的作用下，溶液中的离子就作定向迁移。
阳膜只允许阳离子通过而把阴离子截留下来；阴膜只允许阴离子通过而把阳离子截留下来。
结果这些小室的一部分变成含离子很少的淡水室，出水称为淡水。
而与淡水室相邻的小室则变成聚集大量离子的浓水室，出水称为浓水。
从而使离子得到了分离和浓缩，水便得到了净化。
二、反渗透、电渗析在污水回用领域的技术特点比较序号项目电渗析反渗透RO(双膜法)
使利用离交换膜和直流电场，以分子扩散膜为介质，以静水中电解质的离子产生选择压差为推动力将溶剂从溶1除盐原理从而达到使水淡化的性迁移，液中取出装置。
溶剂，水溶质，盐透过物2溶质，盐3截留物溶剂，水
不对称膜，复合膜4膜类型离子膜80%－595%（废水）除盐率90%60%－处理污水膜通量与－16处理净水膜通量比60%－70%经济回收率745%－75%
大于8℃大于5℃小于40工作温度4℃小于40℃
随温度降低通量衰9无每降低1℃膜通量下降2-3%减10污堵导致通量衰减影响大衰减7%-15%/年
易结垢，在极板及阴离子膜侧易结垢,垂直穿透膜,浓差11是否结垢及原因浓。