随着全球经济的发展和人口爆炸式增长，对水资源的需求不断增加。中国人均淡水量仅为世界的1/4，被列入世界上13个最贫水的国家之一。可利用淡水资源仅占地球水资源的十万分之七，而海水占97.3%，因此，海水淡化是目前也是将来满足工业和生活用水需求的重要选择。目前海水淡化主要利用反渗透工艺，产生的浓水直接排海。另外，我国是个工业大国，国家水利部公布的2014年水资源公报显示全国总用水量6095亿吨，其中工业用水占22.2%。工业废水中大都含有高浓度无机盐，如果直接排放，污染环境的同时还浪费水和水中的各类资源。2015年国务院出台的《水污染防治行动计划》（简称“水十条”）除了要求全面控制污染物排放，还强调针对工业污水的减排回用。目前已经有一些省份严格限制工业废水的含盐量，工业高盐废水零排放势在必行。

　　海水淡化浓盐水资源化和工业高盐废水零排放的关键瓶颈在于盐的析分与浓缩。青岛能源所节能膜技术中心—环境资源化与水回用团队在海水淡化浓盐水资源化和工业高盐废水零排放领域取得系列突破性进展。该团队通过研究纳滤和电渗析的离子选择性，建立了一、二价离子迁移动力学模型，制备出单价离子选择性膜，选择性高于已有商业化膜，起到良好的盐析分效果。在前期研究基础上，团队创新性的利用选择性膜构建了Selectrodialysis和Fracsis盐析分与浓缩工艺，将一、二价阴阳离子分别重组与浓缩，实现了液相分盐和浓缩，并可将浓盐水浓缩至15%以上，高于反渗透浓缩效率一倍以上；同时实现盐的分质利用，成功的解决了海水淡化浓盐水中二价盐污染导致的氯碱行业无法使用浓盐水的技术瓶颈，并且将镁、钾、硫酸盐等分质资源化，也同时解决了在工业高盐废水零排放中，二价盐结垢导致的水回收率低等瓶颈，真正实现工业废水零排放与资源化利用。

　　上述工作由环境资源化与水回用团队张杨研究员主持完成，获得科技部重大专项、国家自然科学基金、中科院“百人计划”等项目支持。



单价离子选择性膜电镜照片




Selectrodialysis和Fracsis盐析分工艺对一二价盐的析分效果


高盐工业废水零排放技术中试实验现场

附录：

[1] Y.-F. Zhang, J. Du, R. Fu, B. Van der Bruggen, Y. Zhang*, Fracsis: Ion Fractionation and Metathesis by a NF-ED iIntegrated System to Improve Water Recovery, Journal of Membrane Science (DOI: 10.1016/j.memsci.2016.09.052);

[2] Y. Zhang*, E. Desmidt, A. Van Looveren, L. Pinoy, B. Meesschaert, B. Van der Bruggen*, Phosphate Separation and Recovery from Wastewater by Novel Electrodialysis, Environmental Science & Technology, 2013, 47, 5888?5895;

[3] Y. Zhang, S. Paepen, L. Pinoy, B. Meesschaert, B. Van der Bruggen, Selectrodialysis: Fractionation of Divalent Ions from Monovalent Ions in a Novel Electrodialysis Stack, Separation and Purification Technology, 2012, 88: 191-201;

[4] 张杨, 杜娟, 何思远, 张宇菲, 一种含浓缩易结垢离子的水溶液处理系统及其处理方法（专利, CN201510853749.5）;

[5] 刘磊, 张杨, 张宇菲, 刘茹, 史元腾, 谭明, 一种具有单价离子选择性的离子交换膜及其制备方法和用途（专利, CN201610503706.9）;

[6] Y. Zhang, L. Pinoy, B. Meesschaert, B. Van der Bruggen, Fractionation of ions from aqueous solutions（Patent, WO2011130809）.