处理的半纯水；以及其任何组合。
[0054] 根据一个或更多个实施方案，水处理系统可以包括可以与进料入口流体连通的第 一电化学分离模块。第一电化学分离模块可以包括单个小池堆叠或各自包括如上文讨论的 小池堆叠的两个或更多个模块化单元。第一电化学分离模块可以包括至少一种离子交换 膜。至少一种离子交换膜可以具有第一组性能特性。第一组性能特性通常可以表征根据多 种参数的膜。在某些实施方案中，第一组性能特性可以涉及至少一种离子交换膜的水损失、 电阻以及选择渗透性中的至少一种。
[0055] 如本文所使用，关于离子交换膜的术语"水损失"可以指的是电渗透性水损失和渗 透性水损失中的至少一种。电渗透性水损失通常可以指的是当水分子连同离子（在它们由 于外加电场而穿过膜时）被运输时，通过膜的水损失。渗透性水损失通常可以指的是由于 膜壁的两侧的离子浓度的差异经由扩散的水损失。通过量化相关的水损失度，可以使用水 损失系数表征膜。
[0056] 如本文所使用，术语"电阻"和"面积电阻率"可以被可交换地使用且通常可以指 的是膜材料对电流流动的阻力。在电化学分离工艺中，使用具有低的电阻的离子交换膜可 以是合意的，因为其可以在操作期间增加能量效率且减少欧姆损失。
[0057] 如本文所使用，术语"选择渗透性"可以指的是离子交换膜对一种化学物质是可渗 透的但对另一种化学物质是不可渗透的能力。例如，在某些情况下，离子交换膜对反离子可 以是可渗透的，但对共离子是不可渗透的。在至少某些实施方案中，具有用于效率的高的选 择渗透性可以是合意的。
[0058] 存在由本领域技术人员识别的可以定义第一电化学分离模块的性能特性的其他 参数。
[0059] 根据一个或更多个实施方案，水处理系统还可以包括被流体地连接到第一电化学 分离模块的第二电化学分离模块。在某些实施方案中，第一和第二电化学分离模块可以被 串联或并联地流体地连接。第二电化学分离模块可以包括单个小池堆叠或各自包括如上文 讨论的小池堆叠的两个或更多个模块化单元。第二电化学分离模块可以包括至少一种离子 交换膜。至少一种离子交换膜可以具有与第一组性能特性不同的第二组性能特性。第一和 第二组性能特性可以基于一个或更多个参数而不同。
[0060] 水处理系统还可以包括被流体地连接到第二电化学分离模块的下游的产物出口。 产物出口可以直接提供适合用于一种或更多种用途的水，或可以被另外加工。根据至少一 个实施方案，水处理系统可以适用于用脱盐工艺。例如，水处理系统可以被用于油田注水应 用以改进离岸石油平台的恢复。在多个实施方案中，水处理系统可以产生饮用水或适合于 大量其他用途（比如作物灌溉或工业应用）中的任一种的水。被用于灌溉目的的水处理系 统可以使用与被用于产生饮用水的水处理系统或被用于油田注水的那种不同的离子交换 膜组。此外，在用于预期目的的单个系统内，可以选择呈现不同的性能特性的多种离子交换 膜来增强或提供最佳的加工能力。
[0061] 根据某些实施方案，第一和第二电化学分离模块可以是电渗析装置。在某些其他 的实施方案中，第一和第二电化学分离模块可以是电去离子化装置。在多个实施方案中，第 二电化学分离模块可以包括具有与第一电化学分离模块的第一组性能特性不同的第二组 性能特性的至少一种离子交换膜。例如，涉及水损失、电阻以及选择渗透性的性能特性中的 至少一种在第一和第二电化学分离模块的离子交换膜之间可以是不同的。在某些实施方案 中，第一电化学分离模块的至少一种离子交换膜与第二分离模块的至少一种离子交换膜在 一种或更多种性能特性方面不同。在至少某些实施方案中，第一电化学分离模块的至少一 种离子交换膜与第二分离模块的至少一种离子交换膜在两种或更多种性能特性方面不同。
[0062] 第一和第二电化学分离模块的离子交换膜可以是阴离子交换膜、阳离子交换膜或 其组合。例如，在某些实施方案中，第一和第二电化学分离模块的至少一种离子交换膜可以 是阴离子交换膜。在其他实施方案中，第一和第二电化学分离模块的至少一种离子交换膜 可以是阳离子交换膜。
[0063] 根据一个或更多个实施方案，水处理系统还可以包括第三电化学分离模块。第三 电化学分离模块可以被流体地连接在第一和第二电化学分离模块之间，并且可以包括具有 与第一和第二电化学分离模块的离子交换膜相关的第一和第二组性能特性不同的第三组 性能特性的至少一种离子交换膜。在其他实施方案中，第三电化学分离模块可以包括具有 与第一或第二电化学分离模块的离子交换膜相同的性能特性组的至少一种离子交换膜。
[0064] 离子交换膜的性能特性在制造工艺期间可被控制。例如，膜可以被建造成呈现低 的水损失、高的选择渗透性以及高的电阻。在其他实施例中，膜可以被建造成呈现低的电阻 率、低的选择渗透性以及高的水损失。具有性质和参数的任何组合的膜可以被建造。
[0065] 当被串联或并联地布置时，可以选择与第一和第二电化学分离模块相关的膜的性 能特性以使能量效率最佳化或提供在一种或更多种其他工艺性能参数上的改进。例如，第 一电化学分离模块可以呈现比第二电化学分离模块更低的电阻率。在多个非限制性实施方 案中，第一电化学分离模块可以呈现比第二电化学分离模块更高的水损失。
[0066] 根据一个或更多个实施方案，在多个阶段被放置于处理系统内的膜的性能特性可 以被战略性地选择。选择可以至少部分地基于在给定阶段待用膜处理的工艺流的性质、在 该阶段待通过膜进行的分离程度、以及在该阶段膜在总的处理系统内的位置。例如，与电化 学分离模块相关的入口和/或出口工艺流的总的溶解固体（TDS)可以影响将被用于其中的 膜及其性能特性的选择。为了效率的目的，使呈现第一组性能特性的膜位于系统内的上游 并且使呈现第二组性能特性的膜位于系统内的下游可以是合意的。其他因素和考虑可以影 响用于多个阶段的膜的选择。
[0067] 在某些实施方案中，在单个系统内具有呈现一系列性能特性的不同的离子交换膜 可以是有利的。离子交换膜可以被并联或串联地布置。膜可以提供用于特定应用（比如脱 盐工艺）的多阶段布置。具有不同性能特性的膜可以位于单个模块化单元内。在其他实施 方案中，单个模块化单元可以包括具有单组性能特性的膜。进而，性能特性中的变化可以存 在于处理系统的模块化单元中，其中模块化单元以不同的性能特性组为特征。
[0068] 在某些实施方案中，处理系统可以包括被限制于外壳中的电极对之间的单个小池 堆叠。单个小池堆叠可以包括全部都具有相同的性能特性组的膜或拥有具有不同的性能特 性组的膜的区域。在某些实施方案中，这可以被称为第一处理模块。包括被限制于外壳中 的电极对之间的单个小池堆叠的第二处理模块可以被流体地连接到第一处理模块的下游。 第二处理模块可以包括具有与第一处理模块中的膜的性能特性不同的性能特性组的膜。至 少一种性能参数可以不同。第二处理模块可以包括具有相同的性能特性组的所有的膜或其 中的不同区域。
[0069] 在其他实施方案中，处理系统可以是模块化的，使得两种或更多种模块化单元被 安装在单个外壳内的电极对之间。每个模块化单元可以包括通过如上文讨论的框架环绕的 小池堆叠。每个模块化单元的小池堆叠可以具有一组性能特性。不同的模块化单元可以拥 有具有不同的性能特性的膜。
[0070] 因此，总的处理系统可以是模块化的（其中其包括各自具有其自身的外壳和电极 对的两个或更多个处理模块）或模块化的（其中两个或更多个模块化单元可以位于单个电 极对之间的单个外壳内）。混合系统在本公开内容的范围之内，其中其自身是模块化的模块 被串联或并联地布置。多种模块和/或模块化单元可以包括具有不同的性能特性组的膜。 某些模块和/或模块化单元可以以处理系统内的相同的性能特性组为特征。某些模块和/ 或模块化单元可以在如本文描述的一个或更多个参数方面不同。
[0071] 在图1中图示根据一个或更多个实施方案的多阶段脱盐工艺的特定的非限制性 实施例。如所示，具有两个或更多个阶段的电渗析系统可以被用于从海水（其中TDS通常为 约35,OOOppm)生产具有小于约500ppm的总的溶解固体（TDS)含量的饮用水。海水的TDS 可以在从约10,OOOppm至约100,OOOppm的范围内。图1中图示的ED系统的每个阶段除去 TDS含量中的一部分，且有被串联布置的总计九个阶段。将具有典型的海水的35,OOOppm的 TDS的给水进料到工艺的第一阶段中，且第一阶段或前几阶段可以除去盐中的大部分。工艺 的此初始部分可以包括具有第一组性能特性的一种或更多种离子交换膜。例如，在工艺的 第一阶段或前几阶段中使用具有低的电阻率、低的选择渗透性以及高的水损失中的至少一 种的离子交换膜可以是合意的。工艺的中间阶段，比如被20,OOOppm的水进料的第四阶段， 可以包括具有与第一阶段不同的性能特性组的离子交换膜。工艺的较远的下游阶段可以包 括具有与第一阶段和中间阶段不同的性能特性组的离子交换膜，比如可以用4000ppm的水 进料的工艺的第八阶段。例如，在工艺的下游或最后阶段中，使用具有高的电阻率、高的选 择渗透性以及低的水损失中的至少一种的离子交换膜可以是合意的。在每个阶段中使用的 离子交换膜的性能特性可以全部都不同，或两个或更多个阶段可以包括具有相同的性能特 性中的一个或更多个的离子交换膜。多种组合在本公开内容的范围内。
[0072] 在多个阶段使用具有不同性质和特性的离子交换膜的水处理的多阶段方法可以 增强与水处理工艺相关的一个或更多个性能参数。位于多个阶段的膜之间的竞争因素和折 衷可以被权衡且性质被战略性地分配以改进处理工艺的总效率。例如，在多阶段工艺的下 游阶段中的渗透性水损失可以是比第一阶段中的渗透性水损失更大的关注或效率因素，因 为在邻近的消耗隔室和浓缩隔室之间的浓度差在下游可以是相当高。这可以导致工艺的低 效率，因为已经被处理并且被部分地纯化的水可以被损失到浓缩隔室。通过在工艺的较后 的阶段中使用以较低的水损失系数为特征的离子交换膜可以减