在全球的水资源储量中，淡水只占2.53%，而在这些淡水资源中,只有13%可被人类直接利用。为了解决淡水资源紧缺问题，除了对现有的水资源保护、合理利用，还应积极开发利用其它水资源。膜电容去离子是一种无需加入任何化学物质的新型脱盐技术，其原理是通过对电极两端施加电压，进水中的盐离子在电场力的作用下通过离子交换膜吸附在电极表面的双电层(electricdoublelayer,EDL)上，出水得到净化，从而达到脱盐的目的。与反渗透、电渗析、膜蒸馏、离子交换等传统脱盐方法相比，MCDI表现出装置简单、易操作、电极易再生、成本低，无污染、节能等优势，尤其是在低盐度盐水淡化中的优势更明显。离子交换膜具有高选择性的特点，能够阻碍反离子的通过，可有效避免同离子效应，提高电荷效率，且电极上不易发生有机污染。除了脱盐，MCDI还实现了选择性去离子、资源回收等功能。目前对MCDI的研究主要集中在以下几个方面:离子迁移储存机制与模型、电极材料、加电方式以及装置构型等。

所有的实验的进水采用单向流(singlepass)模式，进水流采用下进上出式，盐水经蠕动泵(BT100-1L,保定兰格恒流源有限公司)依次流入装置I、II、III，每个装置分别由电源单独控制。从装置III流出的水与电导率仪(S475-UMIX,梅特勒sevenexcellence)探头连接，用于实时监测出水的电导率变化。装置I、II和装置II、III之间加入三通，分别在3、7、11、15、19min时取约1mL水样于10mL离心管中，用于测定一级出水和二级出水时的电导率。装置电压通过电化学工作站(3605H,深圳市艾维泰科仪器仪表有限公司)调节，对三级装置施加相同的直流恒定电压(constantvoltage,CV)。所有装置同时加电180s后，断电60s，循环5次，总时间1200s，实际加电时间为900s。水力停留时间通过调节蠕动泵的转速来实现。为确保实验数据的可靠性，每组实验至少进行2次平行实验。对比一、二、三级串联下脱盐性能的实验条件：电压0.8~1.2V，水力停留时间0.25~0.5min，进水质量浓度0.5~2.0g·L−1。连续脱盐实验条件：电压1.2V,水力停留时间1.125min,进水溶液0.5g·L−1。在连续脱盐过程中，不进行断电操作，不单独取样。

不同进水浓度应按照串联级数严格控制，使脱盐速率和能耗达到最优，避免脱盐不充分和装置闲置等问题。利用进水质量浓度在1.0~2.0g·L−1下数据构建了图3(d)的ASRR和ENRS的权衡图，权衡图反映了ASRR与ENRS的权衡关系，图中ASRR越高，其ENRS越低。图3(d)结果显示，二级串联和三级串联具有相似的ENRS，但二级串联的ASRR较高，而一级串联虽然具有更高的ASRR，但其ENRS过低。在1.5g·L−1时，二级串联的ENRS最高，其ASRR也较高。研究结果表明，进水质量浓度的升高，会使ASRR升高，ENRS下降。不同串联级数在不同盐质量浓度下也会表现出不同的脱盐性能，串联级数的增加，会导致ASRR降低。而二级串联和三级串联的ENRS相差很小(甚至在0.5g·L−1时二级串联高于三级串联)。所以，二级串联MCDI在能耗方面表现出更优异的性能，比起三级串联更节省了装置成本与运行成本，尤其是在进水质量浓度为1.5g·L−1时。

对多级串联MCDI装置进行了连续脱盐实验，一、二、三级ASRR和SAC计算区域为0~4580、0~5440、0~9990s，此时进、出水的盐质量浓度相同，表明电极吸附的离子已经饱和。图6(a)为多级串联MCDI装置出水的电导率图。二级串联相较于一级，能够有效降低出水的电导率，从481.75μS·cm−1下降到79.72μS·cm−1，到三级串联电导率下降到了31.57μS·cm−1，表明多级串联MCDI装置能够得到含盐量更低的出水。三级串联虽然也能够降低出水的浓度，但ASRR较低。如图6(b)所示，二级串联装置性能最佳，比单级装置的SAC和ASRR分别提升了30%和11%，而三级串联的SAC只提升了6%，ASRR却降低了85%。这一结果可能的原因从脱盐过程分析，大致分为3个阶段。1)盐水在流出装置I和装置II后，盐水的浓度经两级装置吸附处理后过低，导致溶液流入装置III后的临界孔径值过大，可参与吸附的孔隙过少，离子吸附量过少。此阶段主要依靠装置I和装置II吸附离子。2)随着充电时间的增加，装置I和装置II电极表面的孔隙中已经吸附了一些离子，因吸附位点减少导致离子吸附量减少，此时流入装置III的盐水质量浓度升高，临界孔径值减小，参与吸附的孔隙增加，离子吸附量增加。此阶段3个装置同时吸附离子。3)随着充电时间再增加，装置III的表面也吸附了大量离子，这使得吸附离子的孔隙减少。而装置I和II的电极表面的孔隙先后吸附了大量的离子，离子因没有吸附位点而无法吸附，导致装置III的进水盐质量浓度再升高，参与吸附的孔隙增加，延长了MCDI吸附时间。此阶段只有装置III在吸附离子。所以，在串联MCDI脱盐过程中，应尽量避免和减少第3阶段。如果要求出水水质要求达到自来水标准(500μS·cm−1以下)，二级串联就能以低电压达到很好的效果。在处理不同浓度的盐水时，应选择合适的MCDI串联级数，避免增加装置引来的经济效益和能量效益等问题。