离子交换膜是由高分子材料制成的对离子具有选择透过性的薄膜。主要分阳离子交换膜（CM，简称阳膜）和阴离子交换膜（AM，简称阴膜）两种。阳膜由于膜体固定基带有负电荷离子，可选择透过阳离子；阴膜由于膜体固定基带有正电荷离子，可选择透过阴离子。阳膜透过阳离子，阴膜透过阴离子的性能称为膜的选择透过性。电渗析过程最基本的工作单元称为膜对。一个膜对构成一个脱盐室和一个浓缩室。一台实用电渗析器由数个膜对组成用夹紧板紧固在一起的膜堆部分称为电渗析，要进行工作，必须有水泵、整流器等辅助设备，还必须有进水预处理设施。通常把电渗析及辅助设备总称为电渗析装置。

一、电渗析

电渗析主要部件为阴、阳离子交换膜，隔板与电极三部分。隔板构成的隔室为液流经过的通道。淡水经过的隔室为脱盐室，浓水经过的隔室为浓缩室。若把阴、阳离子交换膜与浓、淡水隔板交替排列，重复叠加，再加上一对端电极，就构成了一台实用电渗析。 

 图1：电渗析工作原理示意图

 若电渗析装置各系统进液都为NaCl溶液，在通电情况下，淡水隔室中的Na+向阴极方向迁移，Cl－向阳极方向迁移，Na+与Cl－就分别透过CM与AM迁移到相邻的隔室中去。这样淡水隔室中的NaCl溶液浓度便逐渐降低。相邻隔室，即浓水隔室中的NaCl溶液浓度相应逐渐升高，从电渗析设备中就能源源不断地流出淡化液与浓缩液。    

淡水水路系统、浓水水路系统与极水水路系统的液流由水泵供给，互不相混，并通过特殊设计的布、集水机构使其在电渗析内部均匀分布，稳定流动。    

从供电网供给的交流电，经整流器变为直流电，由电极引入电渗析经过在电极溶液界面上的电化学反应，完成由电子导电转化为离子导电的过程。

二、双极膜    

双极膜是把阴离子交换层和阳离子交换层黏贴在一起的离子交换膜。在此膜的两侧，印压带有水理论分裂电压的0.83V以上的电压，膜内的水分解成酸（H+）和碱（OH-）。

图2：双级膜工作原理示意图

 双极膜电渗析设备是由双极膜、阴膜和阳膜组成的3室式电渗析设备，通过供给无机盐（Na2SO4），阴离子（SO42-）透过阴离子交换膜和在双极膜分解成的H离子（H+）结合成酸（H2SO4），另一方面，阳离子（Na+）透过阳离子交换膜和在双极膜分解成的OH离子（OH-）结合成碱（NaOH）（进行中和逆反应）。

图3：双极膜工艺流程

三、电渗析技术分类

        根据所采用的离子选择性通过膜的种类及操作模式的不同，电驱动膜分离过程可分为普通电渗析(CED)、双极膜电渗析(BMED)、电解电渗析(EED)、选择性电渗析(SED)、填充床电渗析子(EDI)等，其中普通电渗析和双极膜电渗析是电驱动过程常见的两种膜分离工艺。能够实现目标溶液的脱盐和浓缩过程称为CED；采用了双极膜及普通的阴/阳离子交换膜，并能够实现目标料液产酸和产碱的过程称为BMED；采用具有一多价离子选择能力的离子选择性通过膜，实现溶液中具有不同电荷数的离子之间分离的过程称为SED；采用了具有耐酸耐碱性的阴/阳离子交换膜，能够通过电极反应实现产酸产碱的过程称为EED；采用普通的阴/阳离子交换膜，并利用能够辅助离子迁移的离子交换树脂来实现溶液的高效脱盐，从而得到超纯水的过程称为EDI。

 四、电渗析技术优势

1、能量消耗低： 电渗析过程无相变，运行费用低，动力耗电也较低，经济效益显著；常温运行，特别适用于热敏性的体系，产品质量更稳定；再生也只耗电，不用酸碱，节省材料费用。

2、使用寿命长： 装置预处理工艺简便，设备经久耐用；分离专用膜和电极可用五年以上，隔板可用10 年以上；且操作维修方便。

3、抗污染能力强： 由于电渗析不是过滤型，具有较强的抗污染能力，对原水的水质要求相对较低。

4、装置设计灵活： 系统装置的脱盐率和原水回收率可根据需求进行灵活设计，脱盐率可达30%～99%，回收率可达40%～90%；整个系统操作简单，易于实现机械化和自动化控制；

5、占地空间小，省略了混床和再生装置；

6、操作简单，噪音低。

7、产水连续稳定，出水质量高。

8、环境污染小： 运行时，工艺过程洁净，无需频繁用酸、碱或其他药剂再生；无需高压操作，避免了噪音对环境的影响； 环保效益显著，操作安全性高。

 五、电渗析的应用范围

1、工业废水（硝酸铵废水、电镀废水、RO浓水、高含盐废水）脱盐浓缩
2、左旋肉碱、牛磺酸等医药的脱盐纯化
3、化工中间体脱盐纯化

4、植物提取液脱盐纯化
5、乳清的脱盐纯化
6、氨基酸的脱盐纯化
7、甜菜碱的脱盐纯化
8、有机酸盐的脱盐纯化
9、酱油等调味液的脱盐纯化
10、低聚果糖、木糖醇、低聚木糖等糖类脱盐纯化
11、果汁的脱盐纯化丝蛋白分解、肽制造工艺中的脱盐纯化

图4：电渗析/双极膜工程设备