电渗析electrodialysis
以电能为动力的渗析过程，即溶液中的离子在直流电场的作用下，有选择地通过渗析膜所进行的定向迁移过程。根据渗析膜的性质分为离子非选择透过性膜电渗析和离子选择透过性膜（简称离子交换膜）电渗析两种类型，通常只把后者称为电渗析。由于它是依靠离子交换膜进行分离的，所以属于膜法分离技术的范畴。20世纪40年代末离子交换膜出现后，1952年世界上第一台用于苦咸水除盐的多隔室电渗析器试制成功。这一技术现已应用在海水和苦咸水除盐、化工分离和浓缩、制取去离子水、制碱和废水处理等许多领域。中国从1957年开始研究电渗析技术,1964年制成多隔室电渗析器（图1[多隔室电渗析器外形] 并投入运行，近年已在较大范围内推广应用。
原理 离子交换膜一般是用高分子材料制成的薄膜，膜中除惰性的骨架材料外，还有固定基团和解离离子。阳膜中的固定基团带负电荷，只允许阳离子通过，而阻挡阴离子；阴膜则相反。离子交换膜对溶液中离子的这种选择透过性机理可用双电层理论和唐南膜平衡理论来解释（见膜分离技术）。
电渗析器主要包括由电极和极框组成的电极部分以及由离子交换膜和隔板组成的膜堆部分。电极部分的动力学过程与电解过程相同。膜堆部分的动力学过程主要是溶液中与膜内固定活性基团所带电荷性质相反的离子迁移。同时，还有少量与膜内固定活性基团所带电荷性质相同的离子迁移，以及电解质的浓差扩散渗析和溶剂的渗透和电渗透。此外，当膜两侧压力不平衡时，会产生溶液的压差渗漏；当产生浓差极化时，溶剂分子会被电离成离子，也参与迁移。这些现象会降低电渗析的效率。
以含氯化钠水溶液的除盐为例，电渗析器的基本原理如图2[多层电渗析器原理图]
在直流电场作用下,淡室中的氯离子和钠离子分别通过阴膜和阳膜迁移出去，从而达到除盐目的。而在浓室中的离子，则由于离子交换膜的阻挡无法迁出，浓室还要接受相邻淡室迁来的离子，离子愈积愈多，起到浓缩的作用。极室内的极水把电极反应的生成物质带出。
应用 电渗析器对进水的混浊度、硬度、有机物含量、铁和锰的含量等水质指标有一定的要求，如不符合要求必须进行预处理。电渗析器长期稳定运行的关键是防止和消除水垢。常用的方法是将操作电流控制在极限电流值以下，浓水加酸调整pH值和定时倒换电极等。中国于1969年在生产装置上采用了定时倒换电极的方法。同其他分离技术相比，电渗析法在一定范围内具有能量消耗少、基本上不使用化学药品以及操作方便等优点。在中国，一般认为进水含盐量为500～5000毫克/升，出水含盐量为20～30毫克/升,采用电渗析除盐技术较为经济。
电渗析在环境保护方面的应用主要有以下几个方面：①用电渗析法代替离子交换法或采用电渗析－离子交换联合工艺制取去离子水，可节省大部分甚至全部化学药剂，减少或消除用离子交换法再生造成的酸、碱、盐对水体的污染。②生活污水和某些工业废水经三级处理后可用电渗析法除盐，以制取再生水。③用电渗析法分离或浓缩回收造纸等工业废水中的物质。④用电渗析法处理电镀等工业废水，可达到闭路循环的目的。⑤用电渗析法代替制碱等工业生产的旧工艺，可以减轻环境污染。
随着多组膜集合组装的大容量电渗析技术的发展，为了不解体清洗而开展了高效洗涤剂的研究，用脉冲电流、超声波振动和压缩空气等防止和消除膜表面水垢的新工艺也在探索中。电渗析的隔板薄型化、新型的电极材料、优质及特殊用途的离子交换膜、操作自动化等方面也在开展研究。70年代出现的高温电渗析技术在能源消耗和经济性指标等方面都具有优越性，尤其受到重视。
电渗析
电渗析利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子（如离子）的方法称为渗析。在电场作用下进行渗析时，溶液中的带电的溶质粒子（如离子）通过膜而迁移的现象称为电渗析。利用电渗析进行提纯和分离物质的技术称为电渗析法，它是20世纪50年代发展起来的一种新技术，最初用于海水淡化，现在广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业，尤以制备纯水和在环境保护中处理三废最受重视，例如用于酸碱回收、电镀废液处理以及从工业废水中回收有用物质等。
电渗析与近年引进的另一种膜分离技术反渗透相比，它的价格便宜，但脱盐率低。当前国产离子交换膜质量亦很稳定，运行管理也很方便，自动控制频繁倒极电渗析（EDR），运行管理更加方便。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。它广泛被用于海水与苦咸水淡化；制备纯水时的初级脱盐以及锅炉、动力设备给水的脱盐软化等。
实质上，电渗析可以说是一种除盐技术，因为各种不同的水（包括天然水、自来水、工业废水）中都有一定量的盐分，而组成这些盐的阴、阳离子在直流电场的作用下会分别向相反方向的电极移动。如果在一个电渗析器中插入阴、阳离子交换膜各一个，由于离子交换膜具有选择透过性，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以通过，这样在两个膜的中间隔室中，盐的浓度就会因为离子的定向迁移而降低，而靠近电极的两个隔室则分别为阴、阳离子的浓缩室，最后在中间的淡化室内达到脱盐的目的。
实际应用中，一台电渗析器并非由一对阴、阳离子交换膜所组成（因为这样做效率很低），而是采用一百对，甚至几百对交换膜，因而大大提高效率。
一、应用范围
目前电渗析器应用范围广泛，它在水的淡化除盐、海水浓缩制盐精制乳制品，果汁脱酸精和提纯，制取化工产品等方面,还可以用于食品，轻工等行业制取纯水、电子、医药等工业制取高纯水的前处理。锅炉给水的初级软化脱盐，将苦咸水淡化为饮用水。
电渗析器适用于电子、医药、化工、火力发电、食品、啤酒、饮料、印染及涂装等行业的给水处理。也可用于物料的浓缩、提纯、分离等物理化学过程。
电渗析还可以用于废水、废液的处理与贵重金属的回收，如从电镀废液中回收镍。
二、基本性能
（1）操作压力 0.5─3.0kg /cm2 左右
（2）操作电压、电流 100─250V，1─3A
（3）本体耗电量每吨淡水约0.2─2.0度
三、电渗析法的特点
①可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用；
②可以用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质；
③在原理上，电渗析器是一个带有隔膜的电解池，可以利用电极上的氧化还原效率高。
四、在电渗析过程中，也进行以下次要过程
①同名离子的迁移，离子交换膜的选择透过性往往不可能是百分之百的，因此总会有少量的相反离子透过交换膜；
②离子的浓差扩散，由于浓缩室和淡化室中的溶液中存在着浓度差，总会有少量的离子由浓缩室向淡化室扩散迁移，从而降低了渗析效率；
③水的渗透，尽管交换膜是不允许溶剂分子透过的，但是由于淡化室与浓缩室之间存在浓度差，就会使部分溶剂分子（水）向浓缩室渗透；
④水的电渗析，由于离子的水合作用和形成双电层，在直流电场作用下，水分子也可从淡化室向浓缩室迁移；
⑤水的极化电离，有时由于工作条件不良，会强迫水电离为氢离子和氢氧根离子，它们可透过交换膜进入浓缩室；
⑥水的压渗，由于浓缩室和淡化室之间存在流体压力的差别，迫使水分子由压力大的一侧向压力小的一侧渗透。显然，这些次要过程对电渗析是不利因素，但是它们都可以通过改变操作条件予以避免或控制。
电渗析
电渗析 electrodialysis
在外加直流电场作用下，利用离子交换膜（见离子交换）的选择透过性，达到溶质和溶剂分离的一种水处理方法。离子交换膜可看作是一种聚电解质，在高分子骨架上带有若干可交换的阳离子或阴离子活性集团。按膜体的化学成分可分为均相膜（化学性能均匀）、异相膜（化学性能不均匀）和半均相膜三种；按其选择性可分为阳离子交换膜(简称阳膜)和阴离子交换膜（简称阴膜）。对膜的要求是：离子选择性好、机械强度高、膜电阻低、耐温、耐腐蚀、抗氧化。
电渗析用于咸水淡化时的过程（见图[电渗析器展开示意图]
是：在阴极和阳极之间，阳膜和阴膜交替排列，由带有流水道的隔板将两种膜隔开，每一张膜两侧的隔板分别构成淡水室和浓水室。这样，在电渗析器中，由交替排列的淡水室和浓水室的水流构成两个系统。通过淡水室的含盐水,在直流电压的作用下,由于其中阳离子向阴极方向迁移而透过阳膜的结果，不断进入相邻一侧的浓水室，其中阴离子则向阳极方向迁移而透过阴膜不断进入相邻另一侧的浓水室。结果是进入淡水室的含盐水逐渐变为淡水。但是在浓水室中流过的含盐水，由于阳离子不能透过阴膜，阴离子不能透过阳膜，浓度有增无减而成为浓盐水。与此同时，在电极和溶液的界面上发生电极反应。在阴极上产生还原反应，不断排出氢气；在阳极上产生氧化反应，不断排出氧气和氯气。阴极室浓盐水呈碱性，易产生钙和镁的氢氧化物沉淀，而阳极室原水呈酸性，对电极产生腐蚀作用。运行时，极室内应不断通水以排除沉淀和减轻酸性。
当电渗析器超极限电流运行时，在阳膜淡水室一侧的界面处会引起水电离成H(和OH(离子(称极化现象)，并分别透过阳膜和阴膜，导致在阴膜浓室一侧的界面处出现盐垢。目前防止和消除结垢的主要措施有：①控制操作电流以避免极化现象的发生，减缓盐垢的生成；②定时倒换电极，使浓、淡室相应倒换；③定期酸洗，消除盐垢。
一台电渗析器,膜对可达120对以上。通常用“级”和“段”表示其组装方式。一对电极之间的膜堆部分称为级，具有同一水流方向的膜堆部分称为段。
目前,电渗析用于含盐量为1000～5000毫克/升的咸水淡化较为经济。在纯水制备中常用作预处理。在工业废水处理以及海水浓缩制盐等方面亦日益受到重视，并在各种工业中广泛用于浓缩、分离、提纯和回收等工艺
