综述：单价选择性膜和双极膜在电渗析中的应用研究

这篇综述系统探讨了电渗析（ED）技术中单价选择性膜（MVM）和双极膜（BPM）的机制与应用进展，重点分析了离子传输选择性提升策略（如聚电解质多层涂层和纳米材料复合结构），展示了其在选择性电渗析（SED）和双极膜电渗析（BMED）中实现K+ /Mg2+ 选择性>1000、Li+ /La3+ 选择性>5000等高效率分离的突破，同时展望了可再生能源整合与自动化控制的未来方向。

　　

电渗析技术基础与膜材料革新

电渗析（ED）技术通过电场驱动离子穿过选择性膜实现分离，其核心在于单价选择性膜（MVM）和双极膜（BPM）的设计。单价选择性膜通过聚电解质多层涂层（如PSS/PAH）和纳米材料修饰，显著提升对K⁺
、Li⁺
等单价离子的选择性，其中K⁺
/Mg²⁺
选择性突破1000，而双极膜通过水分子解离生成H⁺
和OH^-
的特性，成为酸碱联产的关键组件。

单价选择性电渗析的农业与资源回收应用

在农业水处理中，单价选择性电渗析（MSED）可降低灌溉水钠含量3.6-4.6倍，同时保留Ca²⁺
、Mg²⁺
等营养离子。其与反渗透（RO）联用系统实现90%回收率，能耗仅为传统方法的20%。资源回收方面，MSED从盐湖卤水中提取锂的效率达90%，并通过AEM-MVA-CEM堆栈设计高效分离Cu²⁺
/Zn²⁺
，电流效率达47-56%。

双极膜电渗析的酸碱联产创新

双极膜电渗析（BMED）将NaCl转化为HCl和NaOH的纯度达91-97%，能耗低至1.4 kWh/kg。三室BMED系统处理Na₂
SO₄
废水时，H₂
SO₄
产率高达1.52 M，而有机酸（如乳酸）回收率超70%。集成太阳能驱动后，系统可在连续模式下实现1.3吨/年·m²
的产能。

挑战与未来方向

膜污染和能耗仍是核心挑战。单价膜面临多价离子竞争传输问题，而双极膜在强酸/碱环境中稳定性不足。未来需开发抗污染涂层（如MOFs复合材料）和低电阻BPM，并探索ED与光伏、燃料电池的智能耦合系统，以推动其在生命科学（如透析液再生）和循环经济中的广泛应用。