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利用半透膜或选择透过性离子交换膜使溶液中的溶质由高浓度一侧通过膜向低浓度一侧迁移的过程。这种过程是以浓度差为动力，也称之为浓差渗析或自然渗析。在环境工程方面主要用于有机和无机电解质的分离、纯化和酸、碱废液的处理和回收。
1、高浓度溶液中的溶质以浓度差为推动力透过隔膜向低浓度溶液中迁移。
2、采用离子交换膜：阴膜、阳膜。
3、主要用于：回收酸、碱，但不能将它们浓缩。
4、优势：消耗能量极少、运行成本极低、膜寿命长
扩散渗析是指利用离子交换膜将浓度不同的进料液和接受液隔开，溶质从浓度高的一侧透过膜而扩散到浓度低的一侧，当膜两侧的浓度达到平衡时，渗析过程即停止进行。浓度差是渗析的推动力。在渗析过程中进料液和接受液一般是逆向流动的。
溶液中回收废酸为例进一步阐述扩散渗析的过程，扩散渗析示意图所示。回收酸需采用阴膜，阴膜带正电，允许SO42-通过。在浓度差推动下，原液室中的SO42-向回收室的水中扩散渗析。除本身带电外，离子交换膜孔道具有一定大小，因此还有“分子筛”的作用。当SO42-向回收室迁移时，也会夹带H+及Fe2+过去，但因为H+小于Fe2+，H+随SO42-渗析过去，而大部分Fe2+被阻挡。同时回收室中OH-离子浓度比原液室中的高，通过阴膜进入原液室，与原液室中的H+离子结合成水。结果从回收室流出的是硫酸，从原液室流出的是FeSO42-残液。用扩散渗析法回收硫酸，只有原废水硫酸浓度大于10%时，才有实用价值。
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