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电去离子技术（Electrodeionization，EDI）技术是结合离子交换膜与离子交换树脂，在直流电场作用下实现连续去离子操作的一种复合分离过程。它能够在无需化学酸碱再生的条件下，对低浓度溶液中的离子进行深度脱除与浓缩，具有高效、连续运行、环境友好等显著优点。现有的研究已证明了EDI处理低浓度重金属废水的可行性，但仍难以彻底避免过程中的重金属氢氧化物沉淀，装置运行的稳定性也有待提高。
本文在课题组既有工作基础上，首先通过在EDI的极水室填充树脂，考察其对极水室结垢状况及分离性能的影响。结果表明，实验条件下，极水室填充树脂后膜堆的水解离电压由6V提高到10V，对应的极限电流从0.213A提高到0.421A。对于含Ni2+离子50mg/L的NiSO4溶液，EDI浓缩产品水Ni2+浓度达到14224mg/L，浓缩倍数达到280倍；淡水中Ni2+浓度为3.45mg/L，其脱除率为93％。研究发现，极水室填充树脂，能减轻结垢现象的发生，避免离子还原，同时增大膜堆的极限电流。
其后，通过在EDI的淡水室和浓水室中采取相同的树脂填充策略，构成倒极电去离子(EDIR)过程，并将之用于含Cu2+、Ni2+双组份重金属废水的处理。结果表明，在周期性倒换电极的操作模式下，EDIR能够有效防止隔室中的重金属氢氧化物结垢沉淀，从而使得过程可以在较高的膜堆电压下运行以提高分离效率。实验表明，EDIR处理含Cu2+、Ni2+双组份重金属溶液时，当原水进水Ni2+和Cu2+离子浓度分别为30mg·L-1、20mg·L-1，40mg·L-1、40mg·L-1和50mg·L-1、50mg·L-1时，其淡水出水铜、镍离子含量均能达到国家对于废水中铜、镍的排放标准。EDIR对于原水中重金属离子的分离效率均在98%以上，浓缩水中Cu2+和Ni2+的浓缩倍数分别为50～70倍和70～100倍。
进一步地，本文采用自制大规格EDI隔板，组装了吨级规模的EDI膜堆装置，并结合纳滤(NF)膜技术构成“EDI/EDI/NF”膜集成过程对含镍离子溶液处理进行了1000h的中试试验。中试结果表明，当原水Ni2+浓度50mg/L，pH为4.25，流量1000L/h时，“EDI/EDI/NF”膜集成过程能够有效地降低原水中的镍离子含量，最终淡水出水镍离子浓度在2mg/L左右；浓缩水Ni2+浓度最终可达26890mg/L，浓缩倍数为537倍。中试过程中膜堆运行较稳定，这为重金属废水的资源化与零排放提供了有效的技术路径。