工业化发展带来的污染促使人们寻求解决水资源短缺的方法,其中水体脱盐是开发利用非常规水资源中最有前途的方法之一,海水是水体脱盐的主要目标物,海水淡化行业的发展也促进了诸如污水处理厂三级废水、地表含盐水、高硝酸盐工业、罐头加工和垃圾填埋场渗滤液处理等高盐废水脱盐技术的发展。
自20世纪50年代以来,脱盐技术在实现较高有机负荷率、减少结垢、提高通量和选择性以及降低成本上取得了巨大的进步。
脱盐过程分为膜(非相变)脱盐过程和热(相变)脱盐过程,膜脱盐工艺利用膜作为物理屏障从废水中分离污染物,热脱盐工艺则利用能量蒸发出废水中的水分子将污染物转化为固体。
我国对电渗析的研究起步于20世纪60年代,20世纪后半期因其分离效率不及纳滤等技术只用作预处理,但随着技术的发展,双极膜的引入使电渗析技术重新进入应用市场并得到了发展和突破。
电渗析技术是一种经济高效的脱盐工艺,可显著降低废水中离子浓度。与反渗透相比,电渗析的主要优势在于几乎不需要进料预处理,同时由于没有渗透压限制,电渗析中的浓缩盐水浓度也比反渗透高得多;与蒸馏过程相比,电渗析具有能耗低的优点;与常规的离子交换方法相比,电渗析具有不需引入化学药剂、不产生洗涤废水等优点。
传统电渗析虽具有效率高、能耗低等优点,却也存在一些技术限制,例如处理高盐废水带来的高能耗、不能选择性去除离子、产品单一等问题。
因此针对电渗析相关技术的研究得以蓬勃发展,具有特殊膜组成和装置结构的新型电渗析技术拓宽了传统电渗析的应用领域。电渗析已被广泛应用于水处理领域。
在实验室规模内,在海水淡化领域电渗析技术已具有高淡水回收率,电渗析也可被用于反渗透回水制备粗盐、零液体排放、高盐度油砂水脱盐、果汁脱酸等众多领域。在实际应用中,随着国内制膜技术的进步和应用技术不断开发,各类引入特殊作用膜的电渗析技术应用正在逐步扩大,电渗析将广泛应用于能源、食品、生物、化工、和饮用水等领域。
前人针对新型电渗析相关技术的研究虽解决了部分传统电渗析技术限制却也带来了一系列新问题,例如特殊离子交换膜成本问题、装置复杂不便于实际使用以及能量转化效率不高等问题,同时电渗析不可连续脱盐、膜污染等传统问题尚未得到解决。
此外,从不同公司的离子交换膜和电渗析设备来看,在电渗析行业内有很多东西没有形成行业统一化发展,在一定程度上阻碍了电渗析技术的发展。随着2015年国务院《水污染防治行动计划》“水十条”的颁布,我国提倡可持续发展,实现废弃物零排放是目前技术要求的主要目标之一,电渗析技术需要顺应国家要求将可持续发展作为技术目标继续发展。