隨著全球經濟的發展和人口爆炸式增長，對水資源的需求不斷增加。中國人均淡水量僅為世界的1/4，被列入世界上13個最貧水的國家之一。可利用淡水資源僅占地球水資源的十萬分之七，而海水占97.3%，因此，海水淡化是目前也是將來滿足工業和生活用水需求的重要選擇。目前海水淡化主要利用反滲透工藝，產生的濃水直接排海。另外，我國是個工業大國，國家水利部公布的2014年水資源公報顯示全國總用水量6095億噸，其中工業用水占22.2%。工業廢水中大都含有高濃度無機鹽，如果直接排放，污染環境的同時還浪費水和水中的各類資源。2015年國務院出臺的《水污染防治行動計劃》（簡稱“水十條”）除了要求全面控制污染物排放，還強調針對工業污水的減排回用。目前已經有一些省份嚴格限制工業廢水的含鹽量，工業高鹽廢水零排放勢在必行。

　　海水淡化濃鹽水資源化和工業高鹽廢水零排放的關鍵瓶頸在于鹽的析分與濃縮。中國科學院青島生物能源與過程研究所節能膜技術中心—環境資源化與水回用團隊在海水淡化濃鹽水資源化和工業高鹽廢水零排放領域取得系列進展。該團隊通過研究納濾和電滲析的離子選擇性，建立了一、二價離子遷移動力學模型，制備出單價離子選擇性膜，選擇性高于已有商業化膜，起到良好的鹽析分效果。在前期研究基礎上，團隊創新性地利用選擇性膜構建了Selectrodialysis和Fracsis鹽析分與濃縮工藝，將一、二價陰陽離子分別重組與濃縮，實現了液相分鹽和濃縮，并可將濃鹽水濃縮至15%以上，高于反滲透濃縮效率一倍以上；同時實現鹽的分質利用，成功解決了海水淡化濃鹽水中二價鹽污染導致的氯堿行業無法使用濃鹽水的技術瓶頸，并且將鎂、鉀、硫酸鹽等分質資源化，也同時解決了在工業高鹽廢水零排放中，二價鹽結垢導致的水回收率低等瓶頸，真正實現工業廢水零排放與資源化利用。

　　上述工作由環境資源化與水回用團隊研究員張楊主持完成，獲得科技部重大專項、國家自然科學基金、中科院“百人計劃”等項目支持。

　　論文信息： 

　　[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] 張楊, 杜娟, 何思遠, 張宇菲, 一種含濃縮易結垢離子的水溶液處理系統及其處理方法（專利, CN201510853749.5）; 

　　[5] 劉磊, 張楊, 張宇菲, 劉茹, 史元騰, 譚明, 一種具有單價離子選擇性的離子交換膜及其制備方法和用途（專利, CN201610503706.9）; 

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

單價離子選擇性膜電鏡照片

Selectrodialysis和Fracsis鹽析分工藝對一二價鹽的析分效果

高鹽工業廢水零排放技術中試實驗現場