五金反渗透（Reverse Osmosis，RO）的发明和大规模应用是现代水处理技术发展的标志性成就。作为一种1950年代以后发展起来的先进膜分离技术，反渗透已经广泛应用于海水淡化、苦咸水脱盐、家用水净化和废水回用等领域。2018年，全球采用反渗透技术生产的海水淡化水已达到110亿吨以上，可供3.2亿人使用。近70年来，众多重要的科学家、企业家和一大批科技公司联袂演绎了一段精彩纷呈的反渗透技术发展史。

　　反渗透技术的发明和大规模应用是人类历史上一项了不起的科学成就。这一发明的最初动力来自于人类向大海要水的梦想。反渗透技术近70年的发展历史，完美讲述了人类利用科学技术将这个梦想变成现实的故事。

　　回顾这段历史，应该说美国政府的专项资助计划对反渗透技术初期的发展起到了极大的推动作用尊龙凯时，很大程度上奠定了美国在反渗透技术上的领先优势。从创新链条看，哈斯勒、瑞德等先驱提出了正确的设想，确立了反渗透技术正确的研究方向；洛布和索里拉金的开创性工作填补了反渗透从概念到实用之间最大的技术鸿沟；卡多特、布雷、斯帕茨等人兼具科学家素养和企业家精神，在推动反渗透实现从技术到产品的跨越上功不可没。

　　从研发角度看，洛布和索里拉金合成第一张不对称反渗透膜的研究工作十分出色但并非神奇。洛布曾在1980年详细回顾过这段经历。他们从验证概念、发现差距开始，到分析原因、提出假设，到改进方案、验证假设，最后才获得成功。其中既有运气和灵感的因素，也受到了文献的启发，还有同事的有益建议，就像发生在我们身边的故事那样。

　　近年来，反渗透技术的应用越来越多地拓展到工业水处理领域，特别是工业废水回用与零排放处理领域。这一方面对反渗透膜在抗污染、耐清洗等方面提出了更高的要求，另一方面也对反渗透的浓缩能力寄予了更高的期待。碟管式反渗透（DTRO）、高压反渗透（HPRO）、高盐反渗透（HSRO）等新型反渗透膜产品与工艺应运而生。

　　展望未来，反渗透技术还将不断拓展应用领域与规模，甚至可能颠覆40年前建立的技术框架。而随着技术、人才和经验的积累，国产反渗透膜与进口品牌之间的技术壁垒正在消失，国产膜全面取代进口膜只是时间问题。此外，由于我国是全球最主要的工业废水回用与零排放市场，这为国产反渗透膜技术在未来实现技术超越提供了有利条件。

　　电渗析（Electrodialysis，ED）可能是最巧妙的膜分离过程。它不仅巧妙地使用两种功能完全相反的膜，还通过无形的电场巧妙地操控水中带电离子的迁移。作为一种水处理和分离技术，它广泛应用于苦咸水淡化、海水浓缩、废水回用和工艺分离等领域。电渗析技术130年的发展历史，既经历了突破与辉煌，也充满着彷徨与期待。 现代电渗析技术已经突破了传统渗析概念的范畴。从1890年迈格罗首次将电场引入渗析过程算起，电渗析技术至今已发展了130年。这其中，迈尔和施特劳斯提出的电渗析膜堆设计，确立了电渗析技术发展的最重要的技术方向；而犹大和麦克雷发明的离子交换膜，提供了电渗析技术实用的最重要的技术基础。 犹大和麦克雷对于电渗析技术的贡献，恰如洛布（Sidney Loeb）和索里拉金（Srinivasa Sourirajan）对于反渗透技术的贡献。而犹大和麦克雷之所以能发明离子交换膜，又与当时离子交换树脂技术的发展和成熟紧密关联。如果说机会只留给有准备的人，那么犹大在发明离子交换膜的前几年，对离子交换过程的研究就是最好的准备。 同为脱盐技术，电渗析过程与反渗透过程的本质类似，都是通过输入能量使物质发生跨膜迁移以达到分离目的，只不过在电渗析中迁移的是带电离子，在反渗透中迁移的是水分子。电渗析早于反渗透十年左右取得技术突破，这为它赢得了一定的发展先机。但反渗透技术后来的快速发展，还是严重挤压了电渗析技术的发展空间。 从应用目的来看，常规电渗析技术主要用于脱盐和浓缩。用于脱盐时，更关注淡水水质；用于浓缩时，更关注浓水水质。常规电渗析技术早期的处理对象主要是海水和苦咸水，其中苦咸水包括地表水和地下水。 作为典型的脱盐应用，电渗析海水淡化过程的能耗高、膜面积要求大，只适合小规模应用，主要解决饮用水问题；电渗析苦咸水淡化过程的能耗和膜面积要求都更具经济性尊龙凯时。因此，Ionics等主要电渗析公司最初都把市场开拓的主要精力放在苦咸水淡化上。 作为典型的浓缩应用，以制盐为目的电渗析海水浓缩工艺，在日本独特的地域和技术条件下具备了相对经济性，成为电渗析技术大规模工业应用的一个重要成果。但由于这一工艺的吨盐电耗仍在150度以上，所以并未在世界地区广泛推广。 最近一二十年，常规电渗析技术的处理对象逐渐转向工业废水。倒极电渗析凭借较高的水回收率、较长的膜寿命、良好的耐氯性和一定的有机物耐受性等特点，在某些工业废水的脱盐应用中优于反渗透，或者与反渗透组合应用时能获得更好的综合效果。 电渗析技术近年来在工业废水处理中兴起的另一个应用是浓缩，特别是零排放工艺中蒸发器之前的减量浓缩尊龙凯时。这一应用与电渗析海水浓缩过程极为类似，因此国内前期几个类似项目采用的主要是日本进口膜。 展望未来，电渗析技术仍将在与反渗透等技术的竞争中不断发展进步。国产均相离子交换膜、双极膜等核心产品的性能即将比肩甚至超过进口膜的水平。包括电去离子、双极膜过程等在内的特种电渗析技术将得到进一步发展和应用。

　　摘 要：以电容去离子（CDI）在硬水软化、海水淡化、重金属盐净化以及废水处理中应用为分类，介绍了多种电极材料的制备方法与性能分析。认为高活性电极材料是获得其高性能的关键，应根据地域的不同，研究 CDI 技术与太阳能、风能、水能等技术耦合集成研究；根据不同水系，研究利于溶液中离子吸附的电极材料；根据使用人群不同，研究不同型号的 CDI 单元。希望这种低能耗净水技术可以尽早运用到实际生活中去。 关键词：电容去离子；水处理；应用 目前，人们已经开发出多种水处理技术。主要有反渗透（RO）、电渗析（ED），离子交换（IE），多级闪蒸（MSF）、多效蒸（MED）、蒸汽压缩（MVC）、纳滤（NF）和电去离子（EDI）等。但上述方法多存在设备复杂的问题，先进、绿色环保、高性价比的去离子技术成为了研究热点。 BLAIR 等和 ARNOLD 等是利用电化学脱盐法开展脱盐实验的先驱[1-2]。CAUDLE 等利用活性炭粉末制作了多孔炭电极研究脱盐行为，并提出了电容去离子（CDI）概念[3]。CDI 的工作原理：将 CDI 装置浸入有正离子和负离子的盐溶液中，当向 CDI 装置两电极间提供直流电（电位通常小于 2 V）时，外部静电场将迫使带电离子向带相反电荷的电极移动，形成双电层，这样离子即可从水溶液中分离出来[4-6]。 当电极材料的所有吸附位点被离子占据完全时，CDI 器件的存储容量就达到了饱和[7]；当把电极两端反接之后，被吸附的离子将被释放到溶液中，CDI 完成再生。 CDI 具有设备简易、实验条件简单、高效、低能耗、低成本尊龙凯时ag旗舰厅官方网站水处理技术简史之反渗透、易维护和二次污染等优点，高活性的电极材料是获得其高性能的核心。电极材料需要满足以下几个条件：1）比表面积大（吸附位点多）；2）良好的电导率（加快离子的吸附速率）；3）极好的亲 水性（可以与水充分接触）；4）合理孔径分布[8]。针对已确定的 CDI 电极，需要进一步优化工艺参数。 如施加的电压、水的流量、流速、极板间距、温度、pH及离子交换膜的引入等都会影响离子的去除效率。 当前，CDI 技术已广泛应用于海水淡化、硬水软化、重金属离子及废水脱盐等多个领域。本文将以其广泛应用的领域为分类，通过综述不同类型电极材料在该领域内的科学应用，进一步明晰 CDI 的绿色分离技术的突出优势，以期在日渐复杂的污染环境体系中，激发新型 CDI 系统的设计和开发，以满足实际的生产应用。