熊岳城，于飞，马杰,3,＊

1同济大学长江水环境教育部重点实验室，上海 200092

2上海海洋大学海洋生态与环境学院，上海 201306

3上海污染控制与生态安全研究院，上海 200092

1 引言

淡水资源是社会经济发展的重要保障，然而随着世界人口的快速增长，以及普遍的水环境污染，超过25亿人经历着每年至少一个月的严重缺水1。因此，可持续的淡水资源将是关系人类发展的重要科学问题。地球上95%的水资源属于海水资源，将海水进行脱盐从而产生淡水是水净化的一个主要研究方向2。目前，海水脱盐技术主要可以分为膜分离、热分离和电分离，通过外加动力或能源将盐分去除3。膜分离主要指反渗透，通过膜两侧渗透压使得水分子通过半透膜而截留盐分。尽管膜分离是目前应用最广泛的海水脱盐技术，但其能耗超过3 kWh·m-3，且膜污染难以解决4。热分离主要包括多级闪蒸和多效蒸馏，能量转化效率低。电分离包括微生物脱盐电池和电容去离子，其中电容去离子技术具有能耗低、无二次污染、操作简单的优势，是目前研究的热点。更为重要地，基于可逆的电化学过程，电容去离子消耗的能量可以实现部分回收，从而降低系统的能耗5。此外，一些新型的海水淡化技术也开始出现，例如太阳能蒸馏6和太阳光驱动脱盐7。

如图1a所示，电容去离子技术是通过在电极两端施加电压(小于水的理论电解电压1.23 V)，使得带电荷的离子被吸附去除，通过短路或施加反向电压达到电极再生和能量回收8。……