电渗析（ED）是一种分离过程，其中带电膜和电势差用于从水溶液和其他未带电组分中分离离子物质，并经常用于水和废水的淡化。

在本文中，YASA ET的工程师将介绍该技术的工作原理和优点。

电渗析 （ED） 膜堆  （图片来源：亚沙环境）

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什么是电渗析（ED）？

通过选择性膜和电极纯化和分离物质的技术称为电渗析（ED）。

使用半透膜的选择性渗透率分离不同溶质颗粒（如离子）的方法称为透析。当在电场的作用下进行透析时，溶液中带电溶质颗粒（如离子）迁移通过膜的现象称为电渗析。

最初，它用于海水淡化，现在广泛应用于化工，轻工，冶金，造纸，医药工业，特别是纯水的制备和环境保护中的三废处理是最重要的，如酸碱回收，电镀废液处理和工业废水中有用物质的回收。

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什么是倒极式电渗析 （EDR）？

倒极式电渗析（EDR）是一种电渗析逆转水淡化膜工艺，自20世纪60年代初开始商业化使用。电流通过由阳离子和阴离子交换膜交替层组成的电渗析堆迁移溶解的盐离子，包括氟化物，硝酸盐和硫酸盐。

倒极式电渗析（EDR）的原理与电渗析的原理基本相同，只是在操作过程中，EDR的正极和负极的极性以固定的间隔相互切换。

EDR系统由电渗析体、整流器和自动反向系统三部分组成。逆变器一般分为以下三个步骤：（1）转换直流电源电极的极性，使浓液室和淡化室互换离子流（2）切换入口和出口阀，以交换浓液室和淡化室的给排水系统;（3）极性改变后继续1~2分钟，恢复正常操作。

倒极式电渗析槽的使用大大提高了电渗析工作电流和水的回收率，延长了操作周期。它广泛用于饮用水净化和锅炉给水处理。

电渗析 （ED） 膜组设计

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电渗析过程工作原理介绍

电渗析过程是电化学过程和透析扩散过程的组合;在外部直流电场的驱动下，离子交换膜的选择性通透性（即阳离子可以穿过阳离子交换膜，阴离子可以穿过阴离子交换膜），阴离子和阳离子分别向阳极和阴极移动。

在离子迁移过程中，如果膜的固定电荷与离子的固定电荷相反，则离子可以通过;如果它们具有相同的电荷，则排斥离子，从而达到溶液的脱盐，浓缩，纯化或纯化的目的。

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电渗析 （ED） 使用哪些膜？

电渗析（ED）和倒极式电渗析（EDR）中使用的半透膜实际上是离子交换膜。这种离子交换膜根据离子的电荷性质可分为阳离子交换膜（正膜）和阴离子交换膜（负膜）。

在电解质水溶液中，阳离子膜允许阳离子通过并排斥和阻断阴离子，阴离子膜允许阴离子通过并排斥和阻断阳离子。这就是离子交换膜的选择性渗透性。

在电渗析过程中，离子交换膜不像离子交换树脂那样与水溶液中的某些离子交换，而只是选择性地渗透具有不同电性能的离子，即离子交换膜不需要再生。

电渗析过程的电极和膜由称为电极室的部分组成，其中发生的电化学反应与普通电极反应相同。氧化反应发生在阳极室中，阳极水呈酸性，阳极本身容易被腐蚀。还原反应发生在阴极室中，阴极水呈碱性，阴极易结垢。

在实际应用中，电渗析器不仅仅是由一对阴阳离子交换膜组成（因为效率很低），而是使用一百对甚至几百对交换膜，从而大大提高了效率。

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电渗析（ED）和倒极式电渗析（EDR）的实际应用

电渗析（ED）和倒极式电渗析（EDR）已被广泛用于苦咸水的淡化，是世界某些地区生产淡水的主要方法。

由于新开发的带电膜具有更高的选择性，更低的膜电阻，更好的热稳定性和更高的机械强度，电渗析过程不仅限于海水淡化厂的应用，而且适用于食品，制药和化学工业。

电渗析过程有许多工业应用，如工业废水的处理，主要包括从用酸溶液清洗金属表面形成的废液中回收酸和金属;从电镀废水离子中回收重金属;从合成纤维废水中回收硫酸盐;从纸浆废液等中回收亚硫酸盐。

它也用于食品工业，如牛奶淡化以制作婴儿奶粉;它在化学工业中用于分离离子和非离子物质。

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电渗析 （ED） 和倒极式电渗析（EDR）的工业应用

电渗析（ED）和倒极式电渗析（EDR）适用于工业应用，如电子，医药，化学工业，火力发电，食品，啤酒，饮料，印染和涂料行业的供水处理。它还可用于物理和化学过程，如材料的浓缩，纯化和分离。

电渗析还可用于废水和废液的处理以及贵金属的回收，例如从电镀废液中回收镍。

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电渗析 （ED） 和倒极式电渗析（EDR）工艺应用

电渗析过程中的水用于不同的应用。电渗析的主要应用历来是苦咸水或海水的淡化，作为饮用水生产RO的替代品和盐生产的海水浓缩。

电渗析过程用于许多不同的应用：

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自动电渗析 （ED） 系统回收和海水淡化率

倒极式电渗析（EDR）的自动控制，可实现平稳简单的操作管理。原水利用率可达80%，一般原水回收率在45-70%之间。

电渗析主要用于水的初级脱盐，脱盐率在45-90%之间。它广泛用于海水和苦咸水淡化;制备纯水时的初级海水淡化，锅炉和电力设备给水的淡化和软化等。

简而言之，电渗析可以说是一种脱盐技术，因为各种水（包括天然水，自来水和工业废水）中都有一定量的盐，并且构成这些盐的阴离子和阳离子作用于直流电场。

底层将分别以相反的方向移动到电极。如果将阴离子和阳离子交换膜插入电渗析器中，由于离子交换膜的选择性渗透性，即阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。在中间隔室中，由于离子的定向迁移，盐的浓度会降低，而电极附近的两个隔室是阴离子和阳离子的浓缩室，最后中间的海水淡化室达到海水淡化的目的。

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电渗析 （ED） 和倒极式电渗析（EDR） 的优点

1.ED和EDR可以同时淡化，浓缩，分离和纯化含水电解质溶液;

2.它可用于纯化非电解质，如蔗糖以除去电解质;

3.电渗析器原理上是一种带有隔膜的电解池，可以利用电极上的高氧化还原效率。

4.对于同种离子的迁移，离子交换膜的选择性渗透率往往不可能是100%，因此总会有少量相反的离子渗透到交换膜中;

5.离子浓度的扩散，由于浓缩室和海水淡化室中溶液的浓度差异，总会有少量离子从浓缩室扩散并迁移到海水淡化室，从而降低透析效率;

6.水的渗透，虽然交换膜不允许溶剂分子渗透，但由于海水淡化室和浓缩室之间的浓度差，一些溶剂分子（水）会渗透到浓缩室中;

7.在水的电渗析中，由于离子的水化和双电层的形成，水分子也可以在直流电场的作用下从海水淡化室迁移到浓缩室;

8.水的极化电离，有时由于工作条件差，会迫使水电离成氢离子和氢氧根离子，它们可以通过交换膜进入浓缩室;

9.水的压力渗透，由于浓缩室和海水淡化室之间的流体压力差，水分子被迫从压力较高的一侧渗透到压力较低的一侧。显然，这些二次过程对电渗析是有害的，但它们都可以通过改变操作条件来避免或控制。