三、電滲析
     電滲析（Electro dialysis，簡稱ED）是在直流電場的作用下，以電位差為推動力，利用離子交換膜對溶液中的陰陽離子的選擇性，從水溶液和其他一些不帶電離子組分中分離出小離子的一種電化學分離過程。電滲析用的是離子交換膜，這一膜分離過程主要用于含有中性組分的溶液的脫鹽及脫酸。電滲析的發(fā)展經(jīng)歷過三次大的革新：（1）具有選擇性離子交換膜的應用。（2）設(shè)計出多層電滲析組件。（3）采用倒換電極的操作模式。
     電滲析技術(shù)是利用離子交換膜對離子的選擇透過性，在直流電場的作用下，水溶液中的陰陽離子選擇性地透過膜，達到對水脫鹽的目的。電滲析不需再生，只要通電即可運行，除鹽率可達80%－90%，對中等鹽度的水質(zhì)，電滲析不失為較好的方法，但用于制備飲用水時存在一些不足，主要表現(xiàn)為：水回收率低，脫鹽率不徹底，膜堆水滴漏現(xiàn)象嚴重，通常后面配以離子交換進一步除去水中的陰陽離子。
     電滲析技術(shù)曾在海水淡化、苦咸水脫鹽、鍋爐給水軟化、初級純水設(shè)備、生產(chǎn)工藝用水和工業(yè)廢水處理方面發(fā)揮重要作用，遍及化工、電子、電力、輕工、紡織、醫(yī)藥、飲料和飲用水處理等許多行業(yè)。我國第一套具有世界水平的海水淡化裝置日產(chǎn)水量200t，以及第一套沙漠地區(qū)苦咸水淡化車均采用電滲析技術(shù)。在海水淡化和純水生產(chǎn)方面，隨著RO（反滲透）技術(shù)迅速發(fā)展，當前電滲析技術(shù)的部分應用市場已被RO取代，其原因是反滲透能耗比電滲析更低。但是由于電滲析具有自身價格低廉、適用性廣、預處理簡單、操作方便等優(yōu)點，故仍保持持續(xù)發(fā)展的趨勢，尤其在化工分離方面更是得天獨厚。近年又推出一項名為EDI的新技術(shù)（Electrode deioniza-tion），即離子交換樹脂填充床電滲析新工藝，可直接制備高純水而無需對離子交換樹脂進行酸堿再生，很有發(fā)展前途。目前我國電滲析技術(shù)發(fā)展與國外先進水平相比，主要差距在離子交換品種少，而且生產(chǎn)單一異相膜，耐溫、耐腐蝕、耐污染等性能較差，電滲析器的集成化和自動化方面也有待改進和提高。據(jù)報道，1998年全球電滲析器銷售額約11億美元，年增長率達15%，前景看好。我國膜和器件生產(chǎn)廠有100多個，國內(nèi)至少有5000臺套電滲析器在運行。
     離子交換膜主要生產(chǎn)廠有：上?；S，浙江省臨安有機化工廠，北京順義水處理設(shè)備廠等。電滲析主要生產(chǎn)廠有：杭州水處理技術(shù)開發(fā)中心，浙江湖州水處理設(shè)備廠，嘉興市竹林電滲析器廠，湖州四通給水設(shè)備廠，嘉興塑料電器廠，鎮(zhèn)海環(huán)保設(shè)備廠，無錫市純水設(shè)備廠，無錫塑料三廠，宜興市電滲析器廠，宜興南新純水設(shè)備廠，上海塑料工程設(shè)備廠，北京東光水處理工程公司，河北滄州電滲析器廠，吉林通化塑料廠，錦州市環(huán)保設(shè)備實驗廠，丹東市日正純水設(shè)備廠，錦州市有機玻璃制品廠，江蘇常熟市制藥輕工機械總廠，廣東湛江市凈水設(shè)備廠，廣州市花都偉力凈化廠，廣東凈源水處理設(shè)備公司等。
     杭州水處理技術(shù)開發(fā)中心、晨光化工研究院、上海醫(yī)藥工業(yè)研究院、中科院上海有機化學研究所、核工業(yè)部北京五所、上海原子核所、南通合成材料研究所等單位是我國目前最有實力和基礎(chǔ)的離子膜科研單位。
     四、納濾
     納濾（Nano filtra-tion）是膜分離技術(shù)的一個新興領(lǐng)域，是20世紀80年代初繼典型反滲透復合膜之后研制和開發(fā)的又一項新技術(shù)。納濾膜（Nanofiltration Mem-branes）是20世紀80年代末期問世的一種新型分離膜，其截留分子量介于反滲透膜和超濾膜之間，它主要去除1個納米左右的溶質(zhì)粒子，截留量以分子量100－1000為目標，用于百量級分子量物質(zhì)（如抗生素多糖、染料等）的純化、文章來源華夏酒報分離和濃縮，可替代或部分替代沉淀、PH調(diào)節(jié)和蒸發(fā)工藝，成為生物制藥和精細化工重要的高效節(jié)能單元操作技術(shù)。在飲用水領(lǐng)域中可用于脫除三鹵甲烷中間體、異味、色度、農(nóng)藥、合成洗滌劑、可溶性有機物、Ca和Mg等硬度成分及蒸發(fā)殘留物質(zhì)，將成為新世紀飲用水凈化的關(guān)鍵技術(shù)之一，近10年來技術(shù)發(fā)展較快。
     納濾膜大多是復合膜，其表面分離層由聚電解質(zhì)構(gòu)成，因而對無機鹽具有一定的截留率。目前國外已經(jīng)商品化的納濾膜大多是通過界面縮聚及縮合法在微孔基膜上復合一層具有納米級孔徑的超薄分離層。納濾也是根據(jù)吸附擴散原理以壓力差作為推動力的膜分離過程。它兼有反滲透和超濾的工作原理。在此過程中，水溶液中低分子量的有機溶質(zhì)被截留，而鹽類組分則部分透過非對稱膜。納濾能使有機溶質(zhì)得到同步濃縮和脫鹽，而在滲透過程中溶質(zhì)損失極少。納濾膜能截留易透過超濾膜的那部分溶質(zhì)，同時又可使被反滲透膜所截留的鹽透過，堪稱為當代最先進的工業(yè)分離膜。由于它具有熱穩(wěn)定性、耐酸、堿和耐溶劑等優(yōu)良性能，所以在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的用途，隨著納濾分離技術(shù)越來越廣泛地應用于食品、醫(yī)藥、生化行業(yè)的各種分離、精制和濃縮過程，納濾膜分離機理的研究也成為當今膜科學領(lǐng)域的研究熱點之一。
     納濾技術(shù)采用具有納米級孔徑的濾膜對水進行處理。是一種低壓反滲透技術(shù)。它對重金屬離子、有機物、細菌和病毒等具有良好的截留性能。納濾膜有松散的表層結(jié)構(gòu)，由于膜內(nèi)氨基和羧基兩種基團，對低
     濃度的鹽類有較高的截留效果，但該種納濾膜對進水要求幾乎不含濁度，一般要求進水的SDI<3，位于法國巴黎郊外的MERY SUR QISE水廠，其工藝流程為沉淀、臭氧、雙層濾池、微孔過濾和納濾。其凈水效果如表4。國內(nèi)有人，在實驗室中用納膜（TRISEP公司生產(chǎn)的2514卷式TS80NF）制備飲用水，能有效去除水中的NH+
     4
     -N、NO-
     2
     -N、TOC致病菌等雜質(zhì)，其去除效果見表5。從上述兩表中可分析出，應用納濾技術(shù)能制備出優(yōu)質(zhì)的飲用水，該技術(shù)既能有效地脫除水中的有害物質(zhì)，又能在一定程度上保留水中對人體有益的金屬離子，該技術(shù)在優(yōu)質(zhì)飲用水制備中，有極大的吸引力，引起了各國工程人員的興趣。就目前來說，我國納濾技術(shù)處于實驗室和中試階段，膜組件大都從國外進口。
     我國現(xiàn)已開發(fā)出平板膜、卷式膜及中空纖維式多種納濾膜組件，其中以CA為材質(zhì)的納濾膜已有系列化產(chǎn)品，對NaCl的截留率（10%－90%）達到較好的要求。納濾技術(shù)的研制和開發(fā)應用目前在我國尚處于研究階段，組件和器件方面還存在較大差距，尚未形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力和水平，現(xiàn)在僅對粗料脫鹽和飲水凈化方面開展相應工作，所用的膜組件目前以進口為主。
     五、反滲透
     我國反滲透（RO）技術(shù)研究起步于1965年，從膜的研制開始。反滲透過程主要是根據(jù)溶液的吸附擴散原理，以壓力差為主要推動力的膜分離過程，在濃溶液一側(cè)施加一外加壓力［（1000－10000）kPa］，當此壓力大于溶液的滲透壓時，就會迫使?jié)馊芤褐械娜軇┓聪蛲高^孔徑為0.1－1nm的非對稱膜流向稀溶液一側(cè)，這一過程叫反滲透。反滲透過程主要用于低分子量組份的濃縮、水溶液中溶解的鹽類的脫除等。在這方面，今后應優(yōu)先發(fā)展抗氧化膜；耐細菌侵蝕的膜；透水性好的易清洗和消毒的膜。
     反滲透是利用壓力差為推動力的膜法水處理技術(shù)，它能除去水中大部分的雜質(zhì)、各種離子、分子、有機膠體、細菌、病毒等。反滲透膜具有透過水而不透過溶質(zhì)的選擇性，從含有各種無機物、有機物和微生物的水體中，分離純水。1960年，Locd和Sourirajan制備了世界上第一張高脫鹽率、高通量的不對稱醋酸纖維素（CA）反滲透膜；70年代，美國Dupont公司開發(fā)了芳族聚酰胺（PA）反滲透膜；80年代末，高脫鹽率復合膜及元件投入生產(chǎn)，90年代中期，超低壓高脫鹽率聚酰胺復合膜及元件投入市場。我國反滲透技術(shù)的研究始于1965年。80年代初，第1個CA中空纖維膜組件研制成功，國產(chǎn)CA低壓中空纖維膜組件投入市場；到90年代，反滲透技術(shù)在制備純凈水上取得了長足發(fā)展。1995年，膜法制取醫(yī)用注射用水獲得成功，并在北京協(xié)和醫(yī)院投入示范考核運行。與國外比，我國反滲透技術(shù)已接近國外先進水平，但膜和膜組器技術(shù)與國外同類產(chǎn)品仍有較大的差別。
     目前，工業(yè)上應用最廣泛的膜材料主要是醋酸纖維素和芳香聚酰胺。醋酸纖維素原料價格便宜，透水量大，除鹽率高，其主要缺點為不耐細菌的侵蝕；芳香聚酰胺原料價格高，透水和除鹽性能都很好，特別是機械強度極好。
     一級反滲透裝置可以去除水中大部分無機物、膠體和有機物，一般去除率為95%－98%。一級反滲透的淡水經(jīng)過加壓再經(jīng)過二級反滲透，總?cè)コ士蛇_99%。二級反滲透制取純凈水新工藝，是目前最先進的工藝，該工藝技術(shù)已在許多著名的純凈水制造企業(yè)中被采用，如杭州娃哈哈、康師傅、維維等，該工藝能長期穩(wěn)定運行，制造的純凈水透明度很高，口感很好。細菌控制安全穩(wěn)定，其制造工藝為，自來水—砂濾—炭濾—軟化—保安過濾—一級反滲透—二級反滲透—臭氧—精濾—灌裝。上海寶鋼電廠從國外引進一套反滲透裝置用于處理長江水，其運行系統(tǒng)為，長江水—攪拌澄清池—雙層過濾器—精密過濾器—加熱器—保安過濾器—高壓泵—反滲透裝置—離子交換除鹽系統(tǒng)。該系統(tǒng)能有效地脫鹽，使離子交換設(shè)備的樹脂用量可以大大降低。但反滲透技術(shù)運行壓力高，為1－10MPa，能耗大，操作費用高，對進水水質(zhì)要求高。如卷式復合膜（RO）對進水要求為：SDI<5，COD<1.5，余氯<1.5，PH為2－11。
     迄今為止，我國RO商品膜絕大部分是CA類高分子材料，復合膜研制已取得成功，但未投入工業(yè)化生產(chǎn)。目前RO主要應用在水處理方面，以脫鹽為主，尤其在海水、苦咸水淡化、純水、超純水制備，以及物料預濃縮方面顯示出獨特優(yōu)勢。此外，在電子、化工、醫(yī)藥、食品、飲料、冶金、環(huán)保和飲用水方面的應用日益廣泛，并發(fā)揮重要作用。1998年全世界RO膜和組件的銷售額達4億美元，其后每年以10%速度遞增。在海水淡化方面，全世界總造水量3×107m3/d，電耗已降至淡水3kwh/m3；在苦咸水淡化方面，總造水量5×107m3/d，電耗僅為0.5－3kwh/m3淡水。1997年，我國進口反滲透膜的價值約為1.9億元，近年仍然有增無減，國內(nèi)市場約90%依賴進口。國內(nèi)研制和生產(chǎn)RO膜和器件的單位有數(shù)十家，主要的科研和生產(chǎn)單位是：杭州水處理技術(shù)開發(fā)中心、天津紡織工學院、山東招遠膜天集團公司、江蘇常能集團、國營8271廠、湖北水處理設(shè)備廠、杭州華濾工程公司、甘肅省膜科學技術(shù)研究所、核工業(yè)部八所等。