電場(chǎng)強(qiáng)化膜分離技術(shù)在高鹽廢水濃縮中的創(chuàng)新研究
一、引言
隨著“零排放”政策的推進(jìn)，高鹽廢水末端處理面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)反滲透（RO）、納濾（NF）等膜技術(shù)受限于滲透壓限制，難以進(jìn)一步濃縮。電場(chǎng)強(qiáng)化膜分離（Electric Field Enhanced Membrane Separation, EFEMS）通過引入直流電場(chǎng)增強(qiáng)離子遷移速率，提升脫鹽與濃縮效率，具有廣闊應(yīng)用前景。
二、技術(shù)原理與傳質(zhì)機(jī)制
EFEMS通過以下機(jī)制提升膜分離性能：
電滲作用：帶電離子在電場(chǎng)下加速遷移；
Donnan效應(yīng)：膜兩側(cè)電勢(shì)差促進(jìn)離子選擇透過；
極化效應(yīng)：降低濃差極化層厚度；
協(xié)同效應(yīng)：與電化學(xué)氧化/還原耦合實(shí)現(xiàn)多功能處理。
三、系統(tǒng)組成與運(yùn)行方式
典型EFEMS系統(tǒng)包括：
陽(yáng)極與陰極電極；
離子交換膜（陽(yáng)離子膜或雙極膜）；
直流電源與控制系統(tǒng)；
溫度與流量調(diào)節(jié)裝置。
四、關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化
影響EFEMS性能的主要參數(shù)包括：
電流密度：一般控制在10–50 mA/cm2；
電壓范圍：5–30 V；
進(jìn)水TDS：適用于5000–50000 mg/L范圍；
膜種類：根據(jù)目標(biāo)離子選擇陽(yáng)離子或雙極膜；
操作周期與清洗策略：防止膜污染與結(jié)垢。
五、實(shí)際應(yīng)用案例
某煤化工企業(yè)采用EFEMS系統(tǒng)處理RO濃水（TDS約25000 mg/L），經(jīng)處理后淡水TDS<1000 mg/L，濃液TDS升至80000 mg/L以上，進(jìn)入MVR系統(tǒng)結(jié)晶，年節(jié)水達(dá)8萬(wàn)噸，能耗較傳統(tǒng)蒸發(fā)降低35%。
六、未來發(fā)展方向
開發(fā)抗污染、耐高壓新型膜材料；
探索與MVR、結(jié)晶器集成構(gòu)建“近零排放”體系；
構(gòu)建模塊化設(shè)備以適應(yīng)不同規(guī)模需求；
推動(dòng)AI優(yōu)化電控策略提升能效；
探索與CO?捕集聯(lián)用實(shí)現(xiàn)碳中和路徑。
