一、名词解释

反渗透（RO）：一种以压力差为驱动力的膜分离过程，通过此技术，可以从溶液中分离出溶剂。当对膜的一侧施加的压力超过溶液的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向进行反向渗透。这样，在膜的低压侧会得到透过的溶剂，即渗透液，而在高压侧则会得到浓缩的溶液，即浓缩液。

电渗析（ED）：借助半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子，如离子。在电场的作用下，溶液中的带电溶质粒子会通过膜发生迁移，这一现象被称为电渗析。利用此原理进行物质提纯和分离的技术被称为电渗析法。

电去离子（EDI）：结合了电渗析与离子交换的水处理技术。它通过在电渗析器的隔膜之间装填阴阳离子交换树脂，将两者有机地结合起来。这种技术也被称为电除盐或填充床电渗析。

二、工作原理

反渗透技术利用压力差作为驱动力，使溶剂在通过半透膜时发生反向渗透，从而实现溶液与溶剂的分离。电渗析则依赖于电场的作用，促使带电溶质粒子通过膜发生迁移，以达到分离的目的。而电去离子技术则进一步融合了这两种技术的优点，通过离子交换树脂的加入，提高了分离效果和效率。
①反渗透工作原理详解：当两种浓度不同的溶液被RO膜隔开时，渗透现象会自然产生。由于渗透压的作用，水会通过RO膜，将浓度较高的溶液稀释，直至达到浓度平衡。然而，若我们在高浓度溶液一侧施加压力，以抵抗渗透压的影响，同时迫使高浓度溶液中的溶质反向通过RO膜并被收集，那么这就是反渗透系统工作的基本原理。
②电渗析工作原理：在直流电场的作用下，通过离子交换膜的透过性——阳膜仅允许阳离子通过，阴膜仅允许阴离子通过，促使水中的阴、阳离子进行定向迁移。这一过程实现了水中离子与水的有效分离。在阴极与阳极间，阳膜与阴膜交替排列，形成隔室。当两端的电极接通直流电源时，水中的阴、阳离子分别朝向阳极和阴极方向移动。利用阳膜和阴膜的选择透过性，淡室和浓室交替出现，淡室离子浓度逐渐减少，而浓室离子浓度则逐渐增加。
与此同时，两电极上还发生着氧化还原反应，即电极反应。这一反应导致阴极室溶液呈碱性并产生结垢，而阳极室溶液呈酸性并发生腐蚀。在电渗析过程中，电能主要被用于克服电流在溶液和膜中遇到的阻力，以及推动电极反应的进行。

接下来，我们探讨EDI的工作原理。EDI是一种创新的水处理方法，它融合了电渗析与离子交换技术。具体而言，它在电渗析的除盐室中引入了阴阳离子交换剂，并通过电渗析过程中的极化现象来对离子交换填充床进行电化学再生。这种技术不仅结合了电渗析技术的连续除盐能力和离子交换技术的深度脱盐优势，还成功避免了电渗析技术中的浓差极化以及离子交换技术中的酸碱再生等问题。
EDI去离子的基本原理包含三个关键流程：

首先，是电渗析过程。在这一阶段，水中的电解质受到外加电场的作用，通过离子交换树脂在水中进行选择性迁移，随后随浓水排出，从而实现了对水中离子的去除。

其次，是离子交换过程。这一过程借助离子交换树脂与水中的杂质离子进行交换，结合这些杂质离子，进而有效地去除了水中的离子。

最后，是电化学再生过程。通过利用离子交换树脂界面水发生的极化产生的H+和OH-，对树脂进行电化学再生，实现了树脂的自我再生。

接下来，我们进一步探讨EDI技术的特点及其在不同场景下的应用。与反渗透技术相比，EDI技术在海水浓缩、苦咸水淡化、工业废水回用以及工业提纯浓缩分离等领域具有独特的应用价值。这些应用场景虽然不如反渗透技术在生产生活中的普及广泛，但同样展现了EDI技术的不可替代性。
限制电渗析工艺在精细领域发展的主要因素是，尽管电渗析工艺同样以提纯溶质为主要目的，但其主要关注的是获取溶质（通常是浓缩液），而非单纯地提纯水。这在一定程度上限制了其在某些特定应用场景下的普及。

然而，值得注意的是，电渗析技术拥有长达近130年的深厚历史。在这漫长的岁月里，该技术不断演变，衍生出倒极电渗析(EDR)、液膜电渗析(EDLM)、填充床电渗析(EDI)等多种新型技术。其中，EDR技术在大多数情况下被视为最纯正的电渗析技术。而EDI技术，作为近20年来超纯水制备领域的佼佼者，凭借其简单高效的操作特性，已广泛应用于多个领域。

EDI技术通过巧妙地将电渗析与离子交换技术结合，利用阳、阴离子膜对离子的选择透过性以及离子交换树脂的离子交换能力，实现水中离子的定向迁移和深度净化除盐。同时，通过水电解产生的氢离子和氢氧根离子对装填树脂进行连续再生，使得EDI制水过程无需酸、碱化学药品即可连续产出高品质超纯水，且出水水质稳定可靠。
综合来看，RO、EDR和EDI技术在某些方面存在竞争，但更多的是相互合作。目前，RO与EDI技术的结合已成为超纯水制备的主流，而EDR与RO技术的协同作用在高盐废水（包括RO浓水）的处理上也展现出独特优势。

在高盐废水的处理中，废水经过过滤后进入EDR系统，产生的脱盐水再进入RO系统进行进一步处理。经过RO系统处理后的净水得以回用，而产生的RO浓水则被送回废水收集箱，进行再次浓缩，从而提高了浓缩液的浓缩比例。

同样，在RO浓水的处理上，浓水经过过滤后也进入EDR系统。这里产生的脱盐水再次进入RO系统，而净水同样被回用。此外，产生的RO超浓水部分也会被送回废水收集箱，这样不仅提高了整个系统的净水回用比例，还有助于减少废水排放，实现资源的有效利用。
在处理高盐废水时，主要目标是进一步降低浓缩液的比例，从而减少外委处理或结晶的费用。而对于RO浓水的处理，则着重于提高整个系统的纯水回收率，通过适当提升回收比例来达到这一目的。

这两种技术的核心都是追求经济性。EDR技术在RO浓水处理方面的应用，通常在大型水处理项目中更为常见，小型设备一般不适用此技术。当然，如果RO浓水需要经过一步到位地处理干净，而非与其他废水混合处理，那么此时的RO浓水处理就与高盐废水的处理具有相似的目的，即以浓缩为主，而非仅仅为了回用。

简而言之，自来水的成本相对较低，因此在回用时可能不会过于苛求纯度。然而，污水处理成本较高，如果需要处理，那么浓缩比例越高越有利。对于小型设备而言，由于成本回收问题，可能不太适合采用此技术。

此外，关于EDI技术在生产18M超纯水时的应用，虽然它结合了电渗析和离子交换技术，但产水电阻率可能无法稳定达到18MΩcm。这主要是因为EDI在享受连续除盐和无需酸碱再生的便利的同时，也牺牲了在离子交换方面的极致除盐效果。因此，虽然EDI技术长期稳定产水电阻率达到15MΩcm是有保障的，但要达到18M的产水水质要求仍存在挑战。

最后，关于电渗析技术的了解可能相对较少，但它在高盐废水处理和RO浓水处理方面确实发挥着重要作用。DI水（Deionized Water）即去离子水，其水质要求需根据具体应用场景来明确。广义上，DI水等同于纯水；而狭义上，DI水则指代超纯水。因此，在涉及DI水的问题时，明确其具体水质要求至关重要。