电渗析技术长久以来一直应用于海水淡化产业,近年来随着离子交换膜性能的提升以及装置的改进,开始逐步应用于制药、废水处理等行业。然而在目前的工业生产中,受限于离子浓差极化的影响,电渗析系统始终处于低电压运行状态。本文将对以电渗析系统为基础的离子传质传输模型的电动力学状态进行分析,改进传统电渗析仿真模型的同时,探讨该系统在高电压下运行的可行性。首先基于电渗析建立了离子传质传输模型,将膜系统中的不同电动力学状态划分为电流-电压曲线中的欧姆段、限定电流段和超限定电流段三个阶段。研究表明膜系统内的非平衡电渗流速度与外加电压的平方存在比例关系;针对膜系统中传统的理想性膜边界条件提出了能让部分同名离子穿越的非理想性膜边界条件,结果表明两者只在低电压状态下离子输运过程存在差异;膜内电荷数量的增加将使得两种边界条件下的电动力学状态趋于一致。将膜系统与同尺度的纳米通道系统相对比,发现纳米通道同样具有离子选择性,该系统中也会发生离子浓差极化现象;纳米通道壁面电荷密度的增强以及纳米通道数量的减少都会导致离子传质传输加剧。最后研究了剪切流作用下的离子浓差极化现象导致的系统电动力学状态变化,证明了电致对流是超限定电流阶段的系统失稳的主要产生机制,发现增加外加电压,减小进流速度和缩短通道尺寸均能极大地提升离子传输效率,并发掘出电致对流诱导产生的涡流高度与影响参数存在相应的比例关系,可以利用该比例关系对电渗析系统在高电压状态下的运行根据实际情况调节,对以膜为基础的电化学系统有指导意义。