综述：电极去离子技术的研究进展与未来展望

这篇综述系统阐述了电极去离子（EDI）技术的原理、机制与应用进展，重点解析了其整合电渗析与离子交换的协同机制，以及在水处理（如重金属去除>99.8%、超纯水制备18 MΩ·cm）、放射性废水处理等领域的突破。文章还探讨了膜污染、规模化成本等挑战，并展望了树脂晶圆EDI（RW-EDI）、无膜EDI（MF-EDI）和AI驱动的智能优化等前沿方向。

　　

电极去离子（Electrodeionization, EDI）技术作为21世纪水处理领域的革命性突破，巧妙融合了电渗析的电场驱动离子迁移与离子交换的选择性吸附特性，实现了无需化学再生的连续去离子过程。其核心在于双机制协同：离子在电场作用下通过选择性离子交换膜（IEM）定向迁移，同时水分子在树脂界面解离生成H⁺/OH^-实现树脂原位再生。

技术概述：EDI单元的关键组件

EDI装置由交替排列的阴/阳离子交换膜、混合填充树脂床和电极构成。其中，异相离子交换膜因机械稳定性更受工业青睐，但均质膜在电化学选择性上表现更优。树脂作为离子传输"高速公路"，其三维网状结构中的功能基团（如磺酸基、季铵基）决定了离子交换容量与动力学。

工作机制：从离子迁移到电再生

离子迁移遵循多步传质模型：溶液扩散→树脂相传导→膜渗透→浓水室富集。当电流超过阈值时，树脂-溶液界面处产生的10⁸ V/m强电场梯度触发水分解，生成的H⁺/OH^-可高效再生树脂。数值模拟显示，阴膜界面因催化基团存在更易发生水分解，其产物H⁺能跨区再生阳树脂，而OH^-则被限制在局部区域。

应用领域的三大标杆

在重金属处理方面，四室EDI系统对Cr(III)、Ni(II)、Cd(II)的去除率>99.8%，残余浓度<0.1 mg/L；超纯水制备中，RO-EDI联产系统实现18 MΩ·cm电阻率，能耗仅0.7 kWh/m3；放射性废水处理中，铵钼磷酸盐-聚丙烯腈复合树脂对Cs⁺的定向回收率达99.7%。

技术革新：破解产业化瓶颈

树脂晶圆EDI（RW-EDI）通过离子聚合物粘合树脂颗粒，形成机械强度达8 MPa的立体通道，使离子电导率提升3-5倍；无膜EDI（MF-EDI）采用分层树脂床设计，将运行能耗降至0.1-0.3 kWh/m3；AI模型通过预测树脂粒径（如研磨IR120树脂可提升Ca²⁺/Na⁺选择性）优化参数，使脱盐能耗降低40%。

未来展望：从材料到系统集成

聚（离子液体）粘结剂、两性树脂（SA-QAR）等新材料可平衡导电性与再生效率；模块化设计通过"预处理+分级浓缩"适应高盐废水；LCA分析显示，EDI碳足迹（1.30 kg CO₂/吨水）较传统工艺降低27.7%，未来通过绿电供应有望实现91%减排。这些突破将持续巩固EDI在"水-能源-资源"协同管理中的核心地位。