电渗析

电泳分解 (ED) 用于在施加的电势差的影响下，通过离子交换膜将盐离子从一种溶液传输到另一种溶液。 这是在称为电渗析池的配置中完成的。 该池由一个进料（稀释）室和一个浓缩（盐水）室组成，该室由放置在两个电极之间的阴离子交换膜和阳离子交换膜形成。 在几乎所有实际的电渗析过程中，多个电渗析池排列成称为电渗析堆的配置，交替的阴离子和阳离子交换膜形成多个电渗析池。 电泳分解工艺不同于蒸馏技术和其他基于膜的工艺（如反渗透 (RO)），因为溶解的物质从进料流中移走，而不是相反。 由于进料流中溶解物质的数量远少于流体的数量，因此电渗析在许多应用中提供了更高进料回收率的实际优势。

在电渗析堆中，稀释 (D) 进料流、盐水或浓缩液 (C) 流和电极 (E) 流可以流过由离子交换膜形成的适当电池室。 在电势差的影响下，稀流中带负电的离子（例如氯离子）向带正电的阳极迁移。 这些离子穿过带正电的阴离子交换膜，但被带负电的阳离子交换膜阻止进一步向阳极迁移，因此留在 C 流中，C 流与阴离子一起浓缩。 D 流中带正电荷的物质（例如钠）向带负电荷的阴极迁移并穿过带负电荷的阳离子交换膜。 这些阳离子也留在 C 流中，通过带正电的阴离子交换膜阻止进一步向阴极迁移。 作为阴离子和阳离子迁移的结果，电流在阴极和阳极之间流动。 只有相等数量的阴离子和阳离子电荷当量从 D 流转移到 C 流，因此在每个流中保持电荷平衡。 电渗析过程的总体结果是浓缩流中的离子浓度增加，而稀溶液进料流中的离子减少。

E流是流过堆中每个电极的电极流。 该流可以由与进料流相同的成分组成，或者可以是包含不同物质的单独溶液。 取决于堆叠配置，来自电极流的阴离子和阳离子可以被输送到C流中，或者来自D流的阴离子和阳离子可以被输送到E流中。 在每种情况下，这种传输都是必要的，以便在电池组中传输电流并保持电中性电池组解决方案。

反应发生在每个电极上。 在阴极，

2e− + 2 H2O → H2 (g) + 2 OH−

在阳极时，

H2O → 2 H+ + ½ O2 (g) + 2e− 或 2 Cl− → Cl2 (g) + 2e−

在阴极产生少量氢气，在阳极产生少量氧气或氯气（取决于 E 流的组成和末端离子交换膜排列）。 这些气体通常随后消散，因为来自每个电极室的 E 流流出物被合并以保持中性 pH 值并排放或再循环到单独的 E 罐。

电流效率是衡量在给定的施加电流下离子如何有效地跨离子交换膜传输的量度。 通常＞80％的电流效率在商业堆中是合乎需要的以最小化能量操作成本。 低电流效率表明稀释液或浓缩液流中的水分解、电极之间的分流电流或离子从浓缩液向稀释液的反向扩散可能正在发生。

电流效率通常是进料浓度的函数。