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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。截至目前，实际规模应用的仅有蒸馏法、

反渗透法和电渗析法。

本文主要对电渗析技术在海水淡化领域的应用及其争论进展进展介绍，包括电渗析海水淡化的根本原理、

电渗析技术的进展历程、电渗析技术在海水淡化领域面临的挑战、多种工艺集成过程的进展等等。1、电渗

析海水淡化的根本原理

1.1电渗析装置

在外加直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，使溶液中的电解质离子定向迁移，自溶液

中局部分别出来的过程即为电渗析。

电渗析装置一般由离子交换膜、隔板、电极、直流电源、电泵、水槽等组成。离子交换膜主要分为阳

离子交换膜(CM，简称阳膜)和阴离子交换膜(AM，简称阴膜)两种，其对不同荷电性离子具有选择透

过性：阳膜带有负电荷，可选择透过阳离子；阴膜带有正电荷，可选择透过阴离子。隔板构成的隔室

为液体流经的通道，淡水流经的隔室为脱盐室，浓水经过的隔室为浓缩室。把阴、阳离子交换膜与浓、淡水

隔板交替排列，重复叠加，再加上一对端电极，即构成一台电渗析器。

1.2电渗析海水淡化过程

在电渗析海水淡化过程中，通电的状况下，溶液中的阳离子通过阳离子交换膜向阴极方向迁移，阴离

子通过阴离子交换膜向阳极方向迁移，最终阴、阳离子分别透过阴、阳离子交换膜迁移到相邻的隔室

中，使得淡水隔室中的盐浓度渐渐降低，浓水隔室中的盐浓度相应渐渐上升，从而实现了盐、水的分

别，到达海水淡化的目的。图1为电渗析海水淡化过程的根本原理图。

图1电渗析海水淡化原理图

2、电渗析技术的进展历程

2.1国外电渗析技术的进展历程

有关电渗析的争论始于1903年，将两根电极分别置于透析袋内、外部溶液中，觉察能更快速地除去

凝胶中的带电杂质；通过化工原理设计改进了Morse的试验装置，增加了传质速率；1940年，提出

了具有有用意义的多隔室电渗析装置的概念；1950年，Juda和McRae成功研制了具有高选择透过

性的阳、阴离子交换膜，奠定了电渗析技术的有用根底。

1952年，美国Ionics公司成功研制了世界上第一台电渗析装置，并将其用于苦咸水淡化，随后该技

术在美国、英国得到了推广应用。日本于20世纪50年月末开头争论电渗析技术用于海水浓缩制盐，

20世纪60年月旭化成公司成功研制出性能优良的单价离子交换膜，使得日本在电渗析海水浓缩制盐

技术方面至今仍保持国际领先地位。1974年，