方式中，稀释隔室中的流体速度可被调节W避免浓差极化。通过增加 通过每个隔离物的流速，靠近膜的边界层可减小，运可改进水在隔离物中的混合且因此可 减少浓差极化的影响。例如，当水具有足够的电导率时，电渗析工艺可W W较低的速度进行 W避免浓差极化，并且在水变得更加稀释时电渗析工艺可W W较高的速度进行。比如，在包 括串联的若干电渗析级的多级工艺中，当水通过使用较少数目的小室对而变得更纯净时， 后面级中的流体速度可W增加。
[0079] 另外，电渗析模块可被修改W便具有容纳在单一模块中的通过电场的多个通道。 根据一种或多种实施方式，在相同的ED模块中，速度可通过减少抓模块中每通道小室对的 数目而增加。一个模块中的多个通道可被称为多倍通路模块(folded path module)。作为 非限制性实例，对于在单一电渗析模块中的五个通道的多倍通路模块，每个通道中的小室 对的数目可被修改为对于第一通道包括182个小室对，对于第二通道包括164个小室对、对 于第=通道包括148个小室对、对于第四通道包括130个小室对和对于第五且最后的通道包 括120个小室对。通过改变速度，离子交换膜旁边的边界层可被改变，导致较低的浓差极化 影响，运还减小了模块的电阻。实施方式不限于级的数目、级内的通道的数目、每级中小室 对的数目或电渗析或电去离子模块的流动通路的长度。
[0080] 根据一种或多种实施方式，速度可随浓差极化或通道的减少而增加。m)操作中的 浓差极化和极限电流密度通常受稀释隔室的溶液浓度、电流密度和速度支配。为了防止用 于海水的邸操作中的极限电流，稀释隔室的速度可在根据一种或多种实施方式的脱盐工艺 的后面几级中增加。避免在极限电流密度下脱盐可导致较低的模块电阻（即，较低的能量消 耗量）、较低的结垢的风险（即，减少的OH离子的生成），W及改进的电流效率（即，减小的模 块电阻和减小的电短路或漏电的风险）。
[0081] 根据一种或多种实施方式，包括电渗析模块和电去离子模块的电脱盐系统的功率 消耗量和浓差极化可通过将不同的电压施加到多级系统的每个级来减小。来自第一级的水 可被转移到第二级且然后被转移到第=级及其W后。更高的电压和/或更大的电流密度可 用于其中待脱盐的水中的离子含量较大且然后随着水变得更加纯净而降低的级中，使得后 面的几级具有较低的电流密度。在一个非限制性实例中，被供给有海水的第一级上的电流 密度可W是约23.1A/V，第二级可W是约17.8A/V且第S级可W是约5.5A/V。在一些实施 方式中，每个电渗析级的入口和出口电导率可利用电导传感器来测量。然后，选定电压可被 施加 W便浓差极化不会发生。在另一种实施方式中，如图1中所示的比例-积分-微分(PID) 控制可被用于控制多级电渗析/电去离子脱盐工艺中的每级的操作。PID控制器可利用反 馈，比如，来自每级的入口和出口电导率，并且计算来自级的期望的输出的设置点的与实际 读数相比的误差。图2图示了根据一种或多种实施方式的PID控制器。表1显示了控制模拟的 非限制性实例。
[0082] 表1:
[0084]根据一种或多种实施方式，PID控制器可调节所施加的电压W使设置点和来自每 级的实际输出电导率之间的误差降到最低。流速也可被调节。PID控制可补偿入口电导率的 变化，运帮助使浓差极化减到最小。在一些实施方式中，PID控制可设置有对于比例、积分和 微分函数的增益参数连同对于每级的电导率设置点，比如，对于I级25mS/cm。在操作过程 中，海水可被供应到第一级并且PID控制器可调节第一级所施加的电压W便获得靠近设置 点的出口电导率。运可使每级中的效率最大化，运可帮助使脱盐工艺的整体功率消耗量降 到最低，同时减小浓差极化。在另外的实施方式中，抑传感器可被用在电去离子模块或电渗 析模块的入口和出口的稀释和/或浓缩流上，W检测由于由浓差极化所导致的水分解或水 离解而产生的pH移位。所施加的电压或流速可被调节W控制pH且因此使浓差极化减到最 小。PID控制器可被用于控制pH。运可帮助使效率最大化并且使电脱盐系统的功率消耗量降 到最低。
[0085] 在另一种实施方式中，每级的水回收率可被调节W影响功率消耗量。跨过离子交 换膜的盐浓度可产生Donnan电压。运种电压(也被称为热力学电压)可被看作将离子从稀释 隔室用电力驱动到浓缩隔室所需的最小电压。能斯特方程可被用于计算Donnan电压。
[0086] 根据一种或多种实施方式，变化的水回收率可被应用于不同的抓级。在脱盐工艺 过程中，后面的脱盐级可WW较低的水回收率操作W使稀释流和浓缩流之间的浓度差或 Donnan电势降到最低。较高的回收率可放宽Donnan电势差距。相反地，早期的脱盐级可W W 较高的水回收率操作，因为浓度差不是那么高。
[0087] 邸的回收率可被描述为：
[0089]在此，A是回收率，0其是产物的实际流速，并且0安。。是稀释流和浓缩流的实际总 流速。当忽略由于稀释流和浓缩流之间的渗透和电渗透而导致的水迁移时，回收率可被计 算为：
[0091 ]在此，QdilUtB和驴Dnc^en分别是稀释进料和浓缩进料的流速。
[0092]在常规的抓中，恒定的回收率被应用于整个脱盐工艺的所有级。在该操作的后面 的级，浓缩流变得更加浓缩并且稀释流变得更加稀释。因此，在两个流之间产生高浓度梯 度，也就是说，存在高Donnan电势。Donnan电势可被简单地计算为：
[0094]在此，Ceeneen和Cdilute分别是浓缩流和稀释流的浓度。高Donn曰n电势意味着，更多的 电能不得不被施加到邸系统W克服高浓度梯度。
[00M]通常，来自第一级的稀释水可被引导到第二级的稀释隔室且然后被引导到第=级 及其W后。如果浓缩水也从一个级转移到另一个级，则稀释隔室和浓缩隔室之间的浓度差 可增加，运导致对将离子从稀释隔室移动到浓缩隔室所需的电压量增加。为了抵消运种影 响，新鲜的海水可被引入到第二级或后续的级的浓缩隔室中。
[0096]在具有多个级的电脱盐系统中，电渗析模块通常朝向海水入口使用，并且在水被 部分净化之后电去离子模块后续被用于工艺中。当水的电导率低时，电去离子模块中容纳 的离子交换树脂帮助降低所施加的电压。如果电去离子模块被用于海水上，稀释隔室中的 离子交换树脂的影响是小的。相反地，如果电渗析模块中的水过于纯净，则将导致促成过量 的功率消耗量的高电阻。
[0097] 根据一种或多种实施方式，电渗析和电去离子的使用之间的转换点可W在战略上 确定和实施。根据一种或多种实施方式，在脱盐工艺中抓和CEDI之间的最佳转换点可主要 取决于电压降。促成抓/CEDI小室中的电压降的因素包括小室的电导率和小室的厚度。CEDI 向小室中添加导电介质W增加整体小室电导率。然而，对使容纳导电介质的小室的厚度减 到最小存在限制。在运种情况下，从抓到CEDI的最佳转换点很大程度上取决于两个小室的 厚度。对于两个给定的厚度(其中抓小室通常比CEDI小室薄），最佳转换点将在溶液的电导 率充分降低使得邸小室变得比较厚的CEDI小室更不导电时产生。在一些非限制性实施方式 中，转换点可W在约2000mg/L至约5000mg/L的范围内。在一些实施方式中，转换点可W在约 2500mg/L和3500mg/L的范围内。在还其它实施方式中，转换点可W在约2500mg/L和3000mg/ L的范围内。在一些特定的非限制性实施方式中，转换点可W是约2800ppm。
[0098] 根据电渗析模块或电去离子模块的一种或多种实施方式，许多小室对W包括阳极 和阴极的一套电极为边界。阴极材料可包括31化不诱钢、Hastelloy C或其它抗腐蚀的材 料。阳极材料可包括涂覆有贵金属诸如销、或稀±氧化物诸如氧化银或氧化钉或其组合的 碱金属诸如铁。液体可被用于冲洗电极隔室W便除去产生的气体和化学物质。在一些实施 方式中，在电极隔室中使用W使电压降降到最低的液体可被改变W降低功率消耗量。降低 电极隔室中的电压降的一种方法是使用具有极高电导率的液体。许多浓缩的盐溶液可被使 用，诸如氯化钢或硫酸钢。运种液体可包括比如浓缩的海水。在其它实施方式中，强酸和强 碱可被用于冲洗电极隔室。在一些实施方式中，如果阴极隔室用pH在0.5至2之间的盐酸溶 液冲洗，则与使用其它液体相比，电压降可被降到最低。在至少一些实施方式中，阳极隔室 可用浓缩的海水或氨氧化钢或盐酸来冲洗。
[0099] 在脱盐过程中稀释流和浓缩流之间的浓度差(Donnan电势)增加，并且克服浓度差 所需要的能量也因此增加。根据一种或多种实施方式，对浓缩流的多重倾倒策略可减少用 于克服Donnan电势的能量。
[0100] 根据一种或多种实施方式，电极溶液可W改变。电极隔室中的电压损失可取决于 所使用的电解质的类型。理想的电解质应该具有低的电压损失并且使结垢的风险降到最 低。
[0101] 关于阴极隔室，径离子在还原过程期间产生。结垢是阴极电解质的选择中的一个 问题。盐酸是阴极电解质的优选的选择，因为它具有低的电压损失并且它使结垢风险降到 最低。在一些实施方式中，低的阴极电解质抑可经供给与排放模式来实现，在所述供给与排 放模式中阴极电解质流W再循环回路被连接到酸供给罐。酸罐被控制例如在抑3。盐酸可 被按剂量加入到酸罐中W维持抑水平。不时地将酸罐排干W防止硬性离子饱和。在其它实 施方式中，低的阴极电解质抑可通过利用未经处理的海水作为阴极电解质进料溶液将盐酸 直接注入到阴极电解质流中而实现。阴极电解质流的抑可被维持在例如pH 3。运种模式可 允许在没有体积大的酸供给罐的情况下操作。
[0102] 出 0+e 一 1/2 出+0H-
[0103] 关于阳极隔室，质子离子在氧化过程期间产生。氨氧化钢或盐酸作为阳极电解质 可导致最低的电压损失。然而，为了成本和安全的原因，未经处理的海水可被用于阳极隔室 中。模块排放流(浓缩流)也可在没有任何操作问题的情况下使用。运将导致预处理的未经 处理的海水的较小的节约。
[0104] Cr-e 一 1/2C12
[0105] 根据一种或多种实施方式，ED级-1产物水可被用作阴极电解质和阳极电解质。因 为大部分硬度将在ED脱盐工艺过程的早期被除去，所W来自级-1的产物水将含有低的硬 度。运种流可W首先被引导到阳极隔室，所述阳极隔室将产生酸性阳极出口。随后，阳极的 产物可被引导到阴极隔室。HCl酸可被注入W维持阴极流的抑在小于3的水平。运可降