海水淡化作为从盐水中去除盐分的重要技术，广泛用于市政供水供应、废水处理、盐水脱盐和化学净化。基于膜的海水淡化技术现在为其他产生淡水的技术提供了一种经济高效的替代方案。
近几十年来，随着文明的进步，淡水短缺一直是全球关注的问题。盐水脱盐是获取淡水的有效途径。自1950年代初以来，海水淡化技术的初步发展和示范设施的建设一直在进行。据估计，在过去的一个世纪中，中东的海水淡化能力比例大幅增加。
在所有电脱盐程序中，电渗析和膜电容去离子是两种主要形式。本综述介绍了电脱盐的最新技术，特别是探索了电渗析和膜电容去离子程序在能源效率和消耗方面的重要应用。会议讨论并展望了电海水淡化应用的未来挑战和可能性。
获取淡水的途径介绍一般的水脱盐方案包括机械蒸汽压缩、多级闪蒸和多效蒸馏，这些都是基于热的海水淡化程序，由于相变而具有高能耗。随着先进精密聚合物和功能性多孔材料的不断发展，基于膜的海水淡化技术由于其出色的能源效率而在过去几十年中不断发展。
在所有电脱盐程序中，电渗析和膜电容去离子是两种常见的方法。电渗析和膜电容去离子利用离子通过离子交换膜的离子选择性跃迁和电场驱动下功能电极中的离子烫发选择性吸收的功能。膜电容去离子的特点是将某些离子与复杂电解质分离时具有优越的离子选择性。
膜电容去离子利用电流从电极上的吸收剂中消散离子，并防止离子吸收器/筛子的试剂辅助解吸，从而提高其长期稳定性。膜电容去离子最普遍的用途是从湖盐水中分离锂。相比之下，电渗析通常对不同浓度的盐水表现出出色的脱盐效率，以及足够的盐再浓缩效率以供后续使用。
高浓度盐水的海水淡化回收和苦咸水的海水淡化是电渗析方法的代表用途。就目前最先进的电渗析和膜电容去离子技术和性能而言，我们严格审查和评估电海水淡化技术，以满足淡水需求，同时防止污染可用的淡水资源。我们还讨论了电海水淡化的现状，并为未来的发展和研究提供了建议。
电解锂设计的离子蒸馏技术利用了根据“同一侧相同膜”原理分层的膜。这种串联堆叠的设计在不牺牲离子通量的情况下增强了膜的选择性。每两个连续的膜由离子剥离室隔开阶段隔开。一价阴离子通过与阳离子相同的方法分离，并且进料室和阳极之间的按照相同的顺序构建。
膜电容去离子的最新进展膜电容去离子是一种改良的电容去离子工艺，它在反应电极的隔膜侧加入离子交换膜。膜电容去离子由李盖尔等人于2006年发明，并按照与电容去离子相同的概念进行操作。电容去离子是在电场作用下从水溶液中去除溶解的带电物质，从而实现盐溶液脱盐的新方法。
通过使用多孔材料，盐将被吸附和解吸，从而实现水的脱盐和反应性多孔材料的再生。由于其适当的能源效率，环保的特点，以及低盐或中盐溶液的成本效益。它以前用于苦咸水淡化、海水淡化、废水清理和水软化。
在嵌入和吸附过程中可以避免电极损坏，因此无法保持高充电效率和脱盐能力。面对上述问题，通过在传统的电容去离子系统中引入膜来形成膜电容去离子，以进一步改善海水淡化过程，同时提高选择性。
阴极的独立式和阳极是最常见的膜电容去离子配置。将膜直接涂覆在多孔电极上也是可行的，这使得膜层比使用独立式膜时更薄。通过使用一价离子选择性膜或允许特定离子跃迁的特殊级离子交换，可以为复杂的多离子系统增加额外的可调性。
电极有资格作为电容器，因为它们可以在需要时有效地存储和放电电荷。在这项工作中，我们将重点关注离子交换膜在膜电容去离子脱盐过程中的特性，以及忽略电脱盐中的膜电容去离子和电渗析。
当向盐水施加外部直流电压时，产生的电场静电驱动溶液中的溶剂化离子进入其各种极化极，在那里它们被吸附在电极的孔中，并且重复该过程直到孔饱和。当外部电场抽出时，离子从电极的孔隙中解吸，导致饱和电极材料的再生。
亥姆霍兹层是离子直接积分到电极表面的内部区域，这取决于表面电位。由垫片隔开的一对电极使盐水进料溶液流动。作为赝电容器，没有氧化还原反应（没有法拉第反应），因此响应完全是电容式的。
膜电容去离子优先捕获盐水中的盐，允许在中盐水和低盐水中使用。它使用多孔碳质材料作为临时离子储存的固体电极，不像电渗析使用进行离子排除。电渗析工艺采用离子交换膜在溶液中进行渗透选择性离子跃迁，使其能够以连续模式执行。
膜电容去离子脱盐包括独立的电解质吸收和解吸操作，因此以间歇模式进行。多孔材料出色的离子捕获效率提供了优势和非凡的多功能性。膜电容去离子通过使用低压差分使电极极化，离子通过静电吸引分离到带相反电荷的极点，并因此存储/吸附在电极孔中。
电海水淡化工艺的关键应用在过去的几十年里，电渗析的进步尤其明显。由于发达的离子交换膜的出现，电渗析在苦咸水脱盐和再浓缩方面的性能得到了显着改善。通过将电渗析与先进的膜程序相结合，可以预测更有希望的结果。
可以引入外部辅助，如电暂停、超声波、磁场和微波，以在一定程度上改善电渗析性能。电渗析作为一种可靠的方法，还可以实现海水淡化和废水中毒素的去除。冶金和电镀行业产生最传统的废水。
通过结合化学反应，电渗析工艺将作为适当的替代方案。通过依次去除最终反应的组分，该过程被称为络合电渗析。具有防污和卓越海水淡化性能等非凡性能的电渗析堆栈将在未来得到改进，用于基于特殊类型IEM开发的重要电脱盐应用。
使用适当的预处理程序操作时，离子交换膜的使用寿命长；比反渗透工艺更高的水回收率，不易发生膜污染/结垢，从而最大限度地减少化学清洁试剂的使用。特别是，当多级过程耦合时，电渗析在重新浓缩盐水中工作得当。
结果表明，在电渗析的每个阶段，稀释溶液和浓缩溶液之间的浓度梯度将保持在较低值。因此，每个阶段的水渗透将相应减少。使用两级和三级批量电渗析，浓缩溶液的盐浓度可以分别从3.5%提高到17.9%和20.6%。
与平衡分离技术相比，纳滤和电渗析的锂选择性较低，生产锂产品通常需要进一步纯化以满足不同的应用，即用于玻璃和陶瓷应用的工业级锂化合物，用于锂离子电池的电池级锂和热核系统。无需使用电渗析工艺进一步再浓缩即可有效地富集锂离子，从而显著降低工艺成本。
研究了决定多级分批电渗析在高盐度溶液处理中的性能和一般特征。包括功能性有机物等新兴污染物在内的废水使用传统方法处理具有挑战性。这将有效地增加膜表面上流体的湍流，从而破坏一致的边界层并增强通过膜的质量传递。
笔者认为随着淡水危机的扩大以及地表和地下水资源的污染，膜海水淡化因其对电解质和水的出色物理分类而近年来受到广泛关注。电脱盐作为具有代表性的电膜海水淡化技术，在处理盐度浓度范围广的盐水时，将非常有效地进行能量和脱盐。
我们批判性地回顾了有关电渗析和膜电容去离子方法的电脱盐过程。全面讨论和忽略了海水淡化过程中的关键问题，如海水淡化效率、能源效率、能耗、离子选择性等。除了创建更复杂的膜，从而提高膜的渗透性和选择性外，研究膜组件和膜工艺也至关重要。
这将有助于最小化浓度极化或开发具有板框、螺旋缠绕或管/中空纤维几何形状的模块改进的膜组件还将增强离子交换膜的极限电流密度，从而降低膜基质内不可逆膜污染的可能性，从而延长使用寿命并降低工艺成本。
整体分离过程的强化是膜工艺发展的基础。膜工艺或膜组件的内部集成将完成多个膜分离部，同时实现多级模式的多重效果。利用改进的膜材料、精确开发的膜组件和优化的膜工艺，电海水淡化技术将在化学工程、环境和能源领域发挥其技术优势。
参考文献高从堦，阮国岭《海水淡化技术与工程》
张立琋《太阳能与海水淡化技术》
方志刚《船用海水淡化:水质平衡与饮用安全》
