電滲析通過(guò)外加直流電場(chǎng)使水中的陰陽(yáng)離子發(fā)生遷移并選擇性地透過(guò)陰陽(yáng)離子交換膜，從而實(shí)現濃縮和脫鹽的目的。
進(jìn)口均相膜電滲析在濃縮效果、能耗和穩定性等方面均優(yōu)于國產(chǎn)異相膜電滲析，但由于進(jìn)口設備價(jià)格過(guò)高，而且電滲析淡水通常無(wú)法實(shí)現直接回用，因此，電滲析在國內高鹽廢水零排放領(lǐng)域未得到規�；こ虘�。
然而，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，我國部分廠(chǎng)家逐漸掌握了低成本的均相膜電滲析制造技術(shù)，從而使電滲析在高鹽廢水零排放領(lǐng)域的推廣應用成為可能。為此，通過(guò)研究電滲析對高鹽廢水的處理效果并掌握運行規律，對于實(shí)現電滲析的工程化應用具有重要的指導意義。
由于電滲析只對水中帶電荷的離子或組分具有遷移作用，而且遷移效果與電壓、膜面積、離子種類(lèi)等條件有關(guān)，為此，筆者通過(guò)對高鹽廢水中不同離子或組分在電滲析中的去除或遷移效果進(jìn)行試驗研究，得到電滲析對不同離子或組分的去除率和遷移率數據，從而為電滲析的工程化應用提供參考。
1、試驗部分
1.1 試驗裝置
試驗裝置采用日本旭硝子（AGC）品牌的均相膜電滲析，膜對數量為100對，有效膜面積為5.1m2，配套整流器規格為DC60V×20A。試驗搭建的中試裝置見(jiàn)圖1。
1.2 試驗方法
本次試驗分為3個(gè)部分，每個(gè)部分的試驗步驟如下：
（1）在原水箱中注入約80L經(jīng)過(guò)預處理去除硬度和懸浮物的高鹽廢水，關(guān)閉閥門(mén)①、③、④，開(kāi)啟閥門(mén)②，啟動(dòng)試驗裝置，通過(guò)便攜式TDS儀監測淡水側TDS變化，TDS每降低約10000mg/L取樣一次，淡水TDS降低至10000mg/L左右停止取樣，測定水樣的TDS、Cl-、SO42-和NO3-濃度，根據公式①分別計算脫鹽率和3種離子的去除率。分析比較Cl-、SO42-和NO3-的去除率隨系統脫鹽率的變化趨勢。
式中：η——系統脫鹽率或離子去除率，%；Ce——電滲析淡水TDS或離子濃度，mg/L；Ci——電滲析進(jìn)水TDS或離子濃度，mg/L。
（2）開(kāi)啟閥門(mén)①、③、④，關(guān)閉閥門(mén)②，通入高鹽廢水，控制系統在低脫鹽率和高脫鹽率下連續穩定運行，間隔4—6h取樣一次，并測定水樣的TDS、Cl-、SO42-和NO3-濃度，根據公式①分別計算脫鹽率和3種離子的去除率。根據試驗數據分析比較在穩定運行條件下的系統脫鹽率和離子去除率。
（3）開(kāi)啟閥門(mén)①、③、④，關(guān)閉閥門(mén)②，通入高鹽廢水，維持系統連續穩定運行，間隔4—6h取樣一次，并測定水樣的COD、NH4+和SiO2濃度，根據公式①分別計算COD和NH4+的去除率，根據公式②計算SiO2的遷移率。根據試驗數據分析電滲析對COD、NH4+和SiO2的去除或遷移效果。
式中：δ——離子遷移率，%；Co——電滲析濃水離子濃度，mg/L；Ci——電滲析進(jìn)水離子濃度，mg/L。
2、結果與討論
2.1 Cl-、SO42-和NO3-的去除率
試驗用高鹽廢水水質(zhì)見(jiàn)表1，不同系統脫鹽率所對應的各離子去除率見(jiàn)圖2。
由圖2可見(jiàn)，在任意系統脫鹽率下，3種陰離子的去除率大小依次為η（NO3-）＞η（Cl-）＞η（SO42-）。系統初始脫鹽率為16.0%，對應的Cl-、SO42-和NO3-去除率分別為23.0%、12.5%和48.1%；系統終點(diǎn)脫鹽率為89.5%，對應的Cl-、SO42-和NO3-去除率分別為97.0%、56.3%和97.7%。
隨著(zhù)系統脫鹽率的升高，3種陰離子的去除率總體呈現增加的趨勢，但增加的快慢即離子去除速率相差很大。對比發(fā)現，3種陰離子去除速率由大到小依次為v（Cl-）＞v（NO3-）＞v（SO42-）。其中，Cl-和NO3-去除率隨著(zhù)系統脫鹽率的升高而迅速增加，去除速率較大且基本呈線(xiàn)性關(guān)系。相比之下，SO42-去除率則呈現不同的結果，當系統脫鹽率≤70%時(shí)，SO42-去除率幾乎沒(méi)有明顯變化，最高只有14.6%，去除速率很低；當系統脫鹽率＞70%時(shí)，SO42-去除率迅速增加，去除速率變大。
3種陰離子去除率和去除速率的不同表明，在電滲析直流電場(chǎng)的作用下，3種陰離子隨電流的遷移速率存在明顯區別，Cl-和NO3-遷移較快，能迅速轉移至濃水側，而SO42-遷移很慢，更多留在了淡水側。為此，可以利用電滲析的這種特性實(shí)現對一價(jià)和二價(jià)陰離子的分離，在本試驗中，控制系統脫鹽率為70%左右可以達到最佳的分離效果。
2.2 系統脫鹽率與Cl-、SO42-、NO3-的去除率
低脫鹽率和高脫鹽率下，電滲析進(jìn)水、淡水和濃水各指標平均濃度見(jiàn)表2、表3，系統脫鹽率和各離子去除率見(jiàn)圖3、圖4。
由圖3、圖4可見(jiàn)，兩種情況下，系統脫鹽率和各離子去除率都較為穩定，可見(jiàn)電滲析系統具有較好的運行穩定性，并可以通過(guò)控制電壓、電流和膜面積等參數靈活地調節系統脫鹽率。平均系統脫鹽率為65.6%時(shí)，Cl-、SO42-和NO3-的平均去除率分別為70.8%、20.1%和81.8%；平均系統脫鹽率為82.3%時(shí)，Cl-、SO42-和NO3-的平均去除率分別為87.0%、57.3%和83.9%。在不同的系統脫鹽率下，Cl-和SO42-去除率變化較大，而NO3-去除率變化很小，這一點(diǎn)在2.1節不同離子去除率的結論中也可以得到驗證。
2.3 COD、NH4+去除率和SiO2遷移率
系統連續穩定運行后，電滲析進(jìn)水、淡水和濃水各指標平均濃度見(jiàn)表4，COD、NH4+去除率和SiO2遷移率見(jiàn)圖5。
由圖5可見(jiàn)，系統在穩定運行狀態(tài)下，平均NH4+去除率為68.4%，平均COD去除率為63.8%，去除率不高，平均SiO2遷移率僅為4.7%，表明僅有極少量的SiO2可以遷移至濃水側，絕大部分仍然留在淡水側。
由于電滲析只能通過(guò)電場(chǎng)遷移帶電組分，因此對非電介質(zhì)SiO2無(wú)遷移作用，SiO2只會(huì )隨水分子極少量地轉移至濃水側，本試驗數據與周占明等的研究結果相符合。另外，高鹽廢水中有機物成分十分復雜，部分離子型有機物可隨電流遷移至濃水側，而另一部分非離子型有機物則留在淡水側，因此電滲析對COD的去除率與廢水中有機物的成分有直接關(guān)系。
2.4 電滲析與反滲透參數對比
在高鹽廢水零排放處理中，電滲析與反滲透的作用都是對濃鹽水進(jìn)行脫鹽和濃縮處理。為此，通過(guò)將電滲析的試驗數據與某煤化工高鹽廢水零排放項目的高壓反滲透（運行壓力<100bar）運行數據進(jìn)行對比，以探討電滲析在工程上代替高壓反滲透的可行性。
電滲析試驗數據與高壓反滲透運行數據對比見(jiàn)表5。
由表5可知，電滲析除對NO3-的去除率高于高壓反滲透外，對其他組分的去除率都明顯低于高壓反滲透，其系統脫鹽率也明顯低于高壓反滲透，但系統回收率和濃水TDS要高很多。因此，相比高壓反滲透，電滲析的脫鹽效果較差，但濃縮效果很好。另外，盡管電滲析的系統脫鹽率較低，但系統脫鹽率的大小可以靈活調節，從而提升了電滲析在不同使用工況下的適應性。
與此同時(shí)，電滲析對SiO2沒(méi)有任何去除效果，使其在淡水側富集，而高壓反滲透對SiO2的去除率很高，使其在濃水側富集；電滲析對于非離子型有機物沒(méi)有去除效果，使其留在淡水側，而高壓反滲透對所有有機物都有很高的去除率，有機物幾乎都被截留在濃水側。電滲析的這一特性有效避免了SiO2和有機物在濃水側富集，從而保證了后續蒸發(fā)結晶系統的正常運行，而SiO2和有機物則可以隨淡水回流至前端的預處理系統進(jìn)行去除。
通過(guò)綜合分析可以看出，電滲析盡管脫鹽效果較差，但可以靈活調節系統脫鹽率，而且因其具有很高的濃縮效果，以及對SiO2和COD的特殊選擇性，使其在高鹽廢水零排放項目中的應用成為可能。
3、結語(yǔ)
（1）電滲析對3種陰離子的去除速率從大到小依次為v（Cl-）＞v（NO3-）＞v（SO42-），同一系統脫鹽率下的離子去除率從大到小依次為η（NO3-）＞η（Cl-）＞η（SO42-）。
（2）系統脫鹽率為69.7%時(shí)，對應的Cl-、NO3-和SO42-去除率分別為82.8%、92.0%和14.6%，此時(shí)對一價(jià)陰離子和二價(jià)陰離子的分離效果最好。因此，可以利用電滲析的這一特性實(shí)現對高鹽廢水中一價(jià)鹽和二價(jià)鹽的初步分離。
（3）通過(guò)控制電壓、電流和膜對面積等參數可以靈活調節系統脫鹽率，而且電滲析在不同脫鹽率下具有較好的系統穩定性，使其在不同工況下的適應性大大提升。
（4）SiO2和非離子型有機物均不受電滲析直流電場(chǎng)的影響，平均SiO2遷移率僅為4.7%，平均COD去除率為63.8%。
（5）對比高壓反滲透，電滲析的脫鹽效果較差，需要進(jìn)行二級脫鹽，但其濃縮效果很好，平均濃水TDS可達到212912mg/L，遠高于高壓反滲透的152433mg/L。
（6）電滲析具有濃縮效果好、系統穩定性較強、系統脫鹽率可靈活調節以及不富集SiO2和有機物等優(yōu)點(diǎn)，具備較好的工程化應用前景。（來(lái)源：內蒙古久科康瑞環(huán)�？萍加邢薰荆�
