電吸附論文材料精選三篇
篇一：電吸附除鹽
一種電吸附除鹽電極模塊的設(shè)計(jì)
電吸附模塊由導(dǎo)電的平板材料制成，長寬高400×200×2mm，電極板間距6mm，外加水箱，水泵，流量計(jì)，進(jìn)出口電導(dǎo)率儀器，壓力計(jì)及管道制成。
電源電壓應(yīng)低于1.6v，在1.3-1.6v之間可調(diào)，電壓太高會造成水的電解，會出現(xiàn)氣泡，應(yīng)該絕對避免，電源正負(fù)極可自動對換，電極可自動短接。
電極設(shè)計(jì)以增加水通過時(shí)間為目的。
生產(chǎn)時(shí)間360分鐘，預(yù)排和再生時(shí)間共100分鐘，為了連續(xù)生產(chǎn)，應(yīng)該有兩套相同的設(shè)備交替作業(yè)。大流量對水質(zhì)有影響，應(yīng)該盡量采用小流量長流程，但過度的長流程沒有必要，也不會對水質(zhì)有好的影響。
出水電導(dǎo)率升高超過設(shè)定上限時(shí)，應(yīng)停止這路設(shè)備的作業(yè)，轉(zhuǎn)換到另一路設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，同時(shí)將該路設(shè)備電極短接，用原水將其沖洗排除濃水，然后根據(jù)出入口電導(dǎo)率停止反沖作業(yè)，并將電極極性互換。
電吸附技術(shù)電極的制備
吸附劑材料的選擇和電極的制備成型過程是 電吸附技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。為了能吸附大量帶 電粒子，吸附劑必須擁有足夠大的比表面積，因此 采用的吸附劑往往是多孔碳材料，如活性炭、活性 碳纖維、碳?xì)饽z、碳納米管等。
1活性炭電極
活性炭是水處理中應(yīng)用最為廣泛的吸附劑，有 活性炭粉末和活性炭顆粒兩種產(chǎn)品形態(tài)，具有生產(chǎn) 簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。Zou等將活性炭顆粒用環(huán)氧膠黏在一起，只露出顆粒的一面，作為工作電極。 實(shí)驗(yàn)中用KOH溶液和TiO2納米粒子對活性炭顆粒做了改性處理，結(jié)果都提高了吸附容量。Zou 等還用有序中孔活性炭做電極，研究表明：有序中孔活性炭和普通活性炭的比電容分別為133 F／g 和107 F／g；在1.2 V電壓條件下，對質(zhì)量濃度為 20 mg／L的NaCI溶液的吸附容量分別為 11.6 μmol／g和4.3 μmol／g。
Park等將活性炭粉末與聚四氟乙烯、碳黑以不同比例混合，用去離子水和無水乙醇作溶劑，將混合物攪拌l h使其均勻，然后滾壓數(shù)次成為片狀， 加壓放置后制成電極。當(dāng)活性炭粉末與聚四氟乙烯、碳黑的質(zhì)量比為84：4：12時(shí)，通過循環(huán)伏安測試得到的電容和電吸附除鹽率最高，均為市售碳布的2倍。
2碳?xì)饽z電極
碳?xì)饽z具有高比表面積（400～1 100 m2／g）、低電阻、納米級孔洞、高電容等特點(diǎn)，因?yàn)榭锥聪?連，容易控制孔徑和密度，是理想的電極材料。Ying等將市售的兩種不同比表面積的碳?xì)饽z薄片 壓在鈦板上作為工作電極，研究被吸附離子種類、 濃度及所加電壓對電吸附的影響。王萬兵等¨訓(xùn)用 糠醛和酚醛樹脂為原料，無水鹽酸為催化劑，正丙 醇
為溶劑，85℃恒溫水浴下老化5—7 d，并經(jīng)過超 臨界石油醚干燥、碳化等步驟制得碳?xì)饽z。將制 得的碳?xì)饽z切割成不同厚度的薄片，用導(dǎo)電膠將 切片黏于石墨紙上，即得碳?xì)饽z電極。他用此電 極研究了電壓、NaCl濃度和電極厚度對電吸附的 影響。
3活性碳纖維電極
活性碳纖維有高比表面積和較大的吸附容量， 并且活性碳纖維制品種類眾多，有毛氈（無紡布）、 紙片、蜂窩狀物、織物、雜亂的短纖維和纖維束等形 狀，因?yàn)榭梢灾苯蛹舫珊线m的尺寸做電極片，使得 活性碳纖維作為電吸附電極更簡單方便，易于實(shí)現(xiàn)。
Han等用傳統(tǒng)的三電極體系研究活性碳纖 維電極的電吸附（活性碳纖維為中國鞍山活性碳纖 維廠生產(chǎn)）。實(shí)驗(yàn)先將活性碳纖維用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5％的HCl煮，經(jīng)去離子水清洗后再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5％的NaOH煮，最后用去離子水煮。將處理后的 （25±0．5）mg的活性碳纖維片連接一鉑絲作為工 作電極，對rr／一甲酚的電吸附行為進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)結(jié) 果表明，電化學(xué)極化能有效提高吸附容量。 Ahn等和Oh等用活性碳纖維布（活性碳布）做電極處理NaCl溶液（活性碳布為日本Kuraray 公司生產(chǎn)）。實(shí)驗(yàn)中用1 mol／L的KOH和HN03 溶液對活性碳布進(jìn)行改J陛，在1．5 V的電壓下處理電 導(dǎo)率為2 000μs/cm和6 000μs/cm的NaCI溶液。
Allia等研究了用活性碳布做電極吸附水溶 液中除草劑噻草平（活性碳布由法國ACTITEX提供）。用去離子水沖洗和過硫酸銨氧化進(jìn)行前處理 后，剪成合適尺寸，貼在金片上即為工作電極。實(shí) 驗(yàn)結(jié)果表明，碳布的陽極極化明顯提高了對噻草平的吸附率。
Ryoo等用Ti02溶膠對活性碳布進(jìn)行改性 研究（活性碳布為日本Kuraray公司生產(chǎn)）。將活性 碳布裁成5 cm×5 cm，使活性碳布在攪拌狀態(tài)下與 含TiO：溶膠的醇鹽反應(yīng)24 h，再用無水乙醇洗掉未 反應(yīng)的醇鹽，烘干后壓在同樣大小的鈦網(wǎng)上作為電極。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，活性碳布改性后物理吸附明顯 降低而電吸附明顯提高。
4碳納米管電極
碳納米管具有特殊的中空結(jié)構(gòu)、大的比表面積、低電阻率和很高的穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于電池材 料、儲氫材料、平面顯示器材料、化學(xué)傳感器材料和 超大容量電容器材料等領(lǐng)域。
Ozoemena等研究了固定在熱解石墨片上的 單壁納米管電極對四氨基酞菁鉆的優(yōu)先電吸附。 實(shí)驗(yàn)將單壁納米管長度變短，酸洗純化后將石墨板 制成一容器形狀，將單壁納米管固定在石墨上，用一銅絲相連作為工作電極。研究發(fā)現(xiàn)，四氨基酞菁 鈷與單壁納米管側(cè)壁的強(qiáng)π-堆疊作用是優(yōu)先吸附 過程的主要原因。
Zhang等和Dai等制備了直徑為40~60 nm的高質(zhì)量、大長徑比的多壁碳納米管。將經(jīng) 硝酸前處理的碳納米管用球磨機(jī)粉碎，以酚醛樹脂 為膠黏劑、烏洛脫品為固化劑，通過熱壓法制成電 極，然后在850℃的吸附效 果提高很多。Wang等也制備了直徑為30 nm、 長度為幾微米的碳納米管，并用HNO，浸泡以去除 催化劑Ni粒子，再和聚四氟乙烯按質(zhì)量比95：5混 合，制成電極，將電極壓在0.8 mm厚的Ti網(wǎng)做工作電極，在不同電電壓下
對不同初始濃度的NaCI溶液進(jìn)行了吸附研究。
5復(fù)合電極
Yang等制備了比表面積為900—1 700 m2／g、 密度為0．05 g／cm3的碳?xì)饽z。再將硅膠按不同 比例加入到碳?xì)饽z中，通過黏貼滾壓法即可制成 電極。該方法可簡化生產(chǎn)程序，提高潤濕性、機(jī)械 強(qiáng)度和電吸附效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入50％硅膠 的復(fù)合電極電容去離子過程表現(xiàn)出良好性能。
Zhang等和Dai等用活性炭和碳納米管制備了復(fù)合電極片。研究結(jié)果表明，含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10％碳納米管的復(fù)合電極的除鹽性能最好，并且很 容易高效再生。
Gao等用碳納米管和納米纖維制備了復(fù)合 薄膜電極（CNTs—CNFs）。實(shí)驗(yàn)中用直流式磁控電 鍍法在0．3 ㎜厚的石墨基底上沉積一薄層Ni催 化劑，再用低壓低溫?zé)峄瘜W(xué)氣相沉積法制備CNTs-CNFs薄膜電極。該電極用0．5 mol／L的HCI浸泡 去除催化劑Ni之后，用于研究不同陽離子的優(yōu)先吸附特性。
電吸附除鹽技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)
電吸附技術(shù)，是一種新型的技術(shù)，其核心是利用帶電電極吸附異性帶點(diǎn)離子的誰處理技術(shù)。
其設(shè)備的設(shè)計(jì)依據(jù)來源于實(shí)驗(yàn)。
目前此技術(shù)的不足之處，有以下幾點(diǎn)。
1、系統(tǒng)除鹽率不夠高，一般為60%-75%，同時(shí)出除效率，一般來言對氯離子的去除率是最高的。且，脫鹽率受硬度的影響比較明顯。對高硬度的水處理效率降低。
2、再生時(shí)間長，濃水排放量大。一般來言，系統(tǒng)再生時(shí)間為36-42min,后續(xù)過程影響比較嚴(yán)重。
3、內(nèi)部電極板與水接觸不容易實(shí)現(xiàn)均勻。
電吸附除鹽技術(shù)：Electrosorb Technology，簡寫為：EST技術(shù)。
電吸附除鹽的基本原理是利用原水在陰陽電極之間流動，通電時(shí)水中離子將分別向帶相反電荷的電極遷移并被該電極吸附在電極表面所形成的雙電層。隨著離子或帶電粒子在電極表面富集濃縮，使通道水中的溶解鹽類、膠體顆粒及其他帶電物質(zhì)的濃度大大降低，從而實(shí)現(xiàn)了水的除鹽、去硬度及凈化。再生時(shí)短接電極，被吸附的離子又從電極表面釋放，電極得到再生。
除鹽率大概為70%，產(chǎn)水率75%，去除硬度65%，COD去除40%左右，硫酸根70%，氯離子70%。
性能上與RO存在差異，但是這種技術(shù)的前處理要求低，操作便利，常壓運(yùn)行，關(guān)鍵是投資和運(yùn)行成本較低。對于對硬度和鹽度要求不高的用戶是比較好的，起碼前處理就可以省不少錢。但是在出水水質(zhì)方面肯定不如RO。
電吸附除鹽，也只能用作除鹽領(lǐng)域的預(yù)處理，其核心是電極材料，很多國家和公司都在研究，但是工程應(yīng)用基本沒有，因?yàn)椴牧蟽r(jià)格太高，一般客戶根本無法接受，當(dāng)然也有此技術(shù)本身的局限性的原因。要想此技術(shù)真正應(yīng)用到工程上，恐怕還得一段路要走.
針對各特定的應(yīng)用場合可根據(jù)需要將模塊作任意組合以實(shí)現(xiàn)處理目標(biāo)，當(dāng)需要處理水量大時(shí)，或需要連續(xù)供水時(shí)，則必須采用兩個(gè)或以上的工作模塊并聯(lián)運(yùn)行工作方式，一個(gè)模塊在再生，另外的模塊在工作，這種模塊化并聯(lián)運(yùn)行設(shè)計(jì)組成的設(shè)備就可以不間斷地供水和成倍的增加處理量。運(yùn)行試驗(yàn)表明EST模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)處理水量可成倍地增加，單位出水的耗電量保持不變。
而當(dāng)處理水中含鹽量雜質(zhì)較多，而要求出水的純凈程度又較高時(shí)，單級EST模塊處理往往難以保證其可靠性和經(jīng)濟(jì)性，如處理海水、地下苦咸水獲取高純水，此時(shí)就必須采用多級EST模塊串聯(lián)運(yùn)行的方式。試驗(yàn)表明上ST模塊串聯(lián)運(yùn)行處理水單級單位耗電量幾乎不變，而處理深度將會隨串聯(lián)節(jié)數(shù)遞增。
電吸附技術(shù)在水處理中的應(yīng)用
1、電吸附水處理的原理
電吸附技術(shù)EST(Electro-Sorption Technology)，也可稱電容去離子技術(shù)CDI(Capacitive Deionization)。它是利用帶電電極表面吸附水中離子及帶電粒子的現(xiàn)象，使水中溶解鹽類及其它帶電物質(zhì)在電極的表面富集濃縮而實(shí)現(xiàn)水的凈化/淡化的一種新型水處理技術(shù)。
電吸附水處理的原理
EST技術(shù)是利用帶電電極表面吸附水中離子或帶電粒子的現(xiàn)象，使水中溶解的鹽類及其它帶電物質(zhì)在電極表面富集濃縮而實(shí)現(xiàn)水的凈化或淡化。圖 1為電吸附水處理的原理示意圖。原水從一端進(jìn)入 由陰、陽電極形成的通道，最終從另一端流出。原水在陰、陽電極之間流動時(shí)受到電場作用，水中離子或 帶電粒子將分別向帶相反電荷的電極遷移，被該電極吸附，儲存在電極表面所形成的雙電層中。隨著離 子/帶電粒子在電極表面富集濃縮，使通道水中的 溶解鹽類、膠體顆粒及其它帶電物質(zhì)的濃度大大降低，從而實(shí)現(xiàn)了水的除鹽及凈化。
2、電吸附水處理技術(shù)（EST）的特性
運(yùn)行能耗低，水利用率高
EST技術(shù)的能耗很低，其主要的能量消耗在于使離子發(fā)生遷移，而在電極上并沒有明顯的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，如有必要還可以將所用的能量回收一部分過來，即將吸附飽和的模塊上儲存的電能再加到另一再生好的模塊上，也即所謂的“秋千式”供電方 式。這與其它除鹽技術(shù)相比可以大大地節(jié)約能源。一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K以50t/h流量、85%除鹽率處理TDS為1000㎎/L
的原水時(shí)，能耗僅約為60W。其根本 原因在EST技術(shù)凈化/淡化水的原理是有區(qū)別性地將水中離子提取分離出來，而不是把水分子從待處理的原水中分離出來。
水利用率高
EST 技術(shù)可以大大提高水的利用率，一般情況 下水的利用率可以達(dá)到75%以上；如采用適當(dāng)?shù)墓に嚱M合，甚至可達(dá)90%以上。
無二次污染
EST 技術(shù)不需任何化學(xué)藥劑來進(jìn)行水的處理， 從而避免了二次污染問題。EST 系統(tǒng)所排放的濃水 系來自于原水，系統(tǒng)本身不產(chǎn)生新的排放物。與離子交換技術(shù)相比，省去了濃酸、濃堿的運(yùn)輸、貯存、操作上的麻煩，而且不向外界排放酸堿中和液。
操作及維護(hù)簡便
由于EST 系統(tǒng)不采用膜類元件，因此對原水預(yù)處理的要求不高，而且即使在預(yù)處理上出一些問題 也不會對系統(tǒng)造成不可修復(fù)的損壞。鐵、錳、余氯、有機(jī)物、鈣、鎂、FG 值等對系統(tǒng)幾乎沒有什么影響。在停機(jī)期間也無需對核心部件作特別保養(yǎng)。系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制，自動化程度高，對操作者的技術(shù)要求較低。從理論上講，EST 模塊可以長期服役，預(yù)期壽命至少在20a以上。
3、電吸附技術(shù)EST適用條件及范圍
對現(xiàn)階段經(jīng)過試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用的`數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，EST對所處理的進(jìn)水要求電導(dǎo)率≤500μS/㎝、COD≤100㎎/L、濁度≤5NTU、SS≤5㎎/L、油≤3㎎/L，處理后電導(dǎo)率可減少60%~80%、濁度≤2NTU、SS≤2㎎/L、油≤2㎎/L。處理效果與綜合的水質(zhì)影響因素、EST設(shè)備工藝的組合有關(guān)。
按照進(jìn)水的水質(zhì)、來源和工藝用途不同，EST可用于：
(1)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)水預(yù)處理。通過電吸附法降低補(bǔ)水含鹽量，可以改善水質(zhì)，以利進(jìn)一步提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，減少補(bǔ)水量和排污水量。
(2)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排污水再生會用。經(jīng)過除鹽處理的排污水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)替代新鮮補(bǔ)水，可以減少新水消耗和污水排放量，進(jìn)一步提高循
環(huán)水的循環(huán)利用率。
(3)市政、工業(yè)污水處理。對于COD及含鹽量較高的工業(yè)廢水，傳統(tǒng)的水處理技術(shù)因COD高而影響 鹽分的去除，電吸附能除去廢水中的高鹽分，使生化法可行，二級生化處理后的污水經(jīng)電吸附除鹽，可作為循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水或生產(chǎn)工藝用水回用。
(4)與高效反滲透技術(shù)(HERO)配套。用于反滲透進(jìn)水的預(yù)處理，降低其硬度、TOC等，可穩(wěn)定反滲透系統(tǒng)運(yùn)行、提高出水水質(zhì)和產(chǎn)水率、降低運(yùn)行維護(hù)成本、延長膜的使用壽命。
篇二：電吸附
電吸附技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用
摘 要：電吸附是一種利用電勢差為驅(qū)動力,促使離子被吸附到帶電電極表面的除鹽技術(shù)，
具有低能耗、不添加化學(xué)試劑、環(huán)境友好等顯著特點(diǎn)。并且，產(chǎn)水水質(zhì)能夠達(dá)到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水的要求。和其它能有效從廢水中脫鹽的技術(shù)相比，電吸附技術(shù)有著極大優(yōu)勢。同時(shí),該工藝的操作也比較簡單，再生時(shí)無需酸堿，只需將電極短接放電并以原水沖洗即可。隨著水資源日益短缺，電吸附作為一種新型水處理技術(shù)肯定會發(fā)展成為水處理領(lǐng)域的一個(gè)亮點(diǎn)。
Electro-sorption technology in the application of wastewater
treatment
Abstract：Electro-sorption technology is a kind of desalination process by using electric potential difference as driving force for prompting the ions to be adsorbed to the charged electrode surface.It is characterized by low energy consumption，environment-friendly and no need to add chemical reagent. And the produced water quality could meet the specification for make—up water of circulating cooling water system.In contrast with other techniques，it is pointed out that，as an effective desalting technology in waste water treatment，EST has great superiority．Meanwhile，the operation of the process is relatively simple, short connected electrodes and washing using the raw water are required to a—chieve regeneration without acid and alkal. With the increasing shortage of water resources，EST as a new type water treatment technology will surely develop a new bright spot in the field of water treatment applications．
Key words：Electro-Sorption Technologydesaltwaste water treatment
1 引言
我國作為一個(gè)水資源短缺的國家，面臨著嚴(yán)峻的水資源不足的問題。近年由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的急劇膨脹，更是加大了對工業(yè)及生活所需淡水資源的需求壓力。水資源在一定程度上已經(jīng)成為制約國家發(fā)展的資源因素，面對這一嚴(yán)峻的狀況，強(qiáng)化污水處理，充分利用再生水資源是解決問題的有效辦法之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)循環(huán)冷卻水用量平均占工業(yè)用水總量的80％，冷卻用水取水量占工業(yè)取水總量的30％一40％。提高工業(yè)循環(huán)冷卻水的利用率，減少新水的補(bǔ)水量和排污量將是工業(yè)循環(huán)水處理的首選目標(biāo)。當(dāng)前我國大多數(shù)企業(yè)循環(huán)水的濃縮倍數(shù)為2～3。且一些直流式用水系統(tǒng)依然存在；而國外先進(jìn)水平常常在5～8。但是循環(huán)水經(jīng)高倍濃縮后，會產(chǎn)生一系列物理、化學(xué)變化，水中各種離子濃度增加，導(dǎo)致成垢因素和腐蝕因素加劇，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成隱患。其中，水的含鹽量是制約了濃縮倍數(shù)的提高關(guān)鍵因素。
水中的許多污染物一般可以通過傳統(tǒng)的混凝、沉淀、過濾、吸附等方法去除，但是對于溶解在水中的鹽離子則需要其他手段進(jìn)行分離。常見的除鹽方法有蒸餾、反滲透、電滲析、離子交換等[4]。這些方法普遍存在著能耗高、產(chǎn)水量低或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生二次污染等缺點(diǎn)。電吸附技術(shù)(Electro-Sorption Technology,簡記為EST)，又稱電容性除鹽技術(shù)(Capacitive Desalination Technology)，是20世紀(jì)90年代末開始興起的一項(xiàng)新型水處理技術(shù)，污水經(jīng)常規(guī)二次處理后再通過電吸附單元進(jìn)行除鹽處理，出水全面滿足再生水要求，可直接作為循環(huán)冷卻水等工業(yè)用水，真正實(shí)現(xiàn)污廢水高端再生回用。該技術(shù)是利用帶電電極表面的電化學(xué)特性來實(shí)現(xiàn)水中離子的去除、有機(jī)物的分解等的。由于該技術(shù)采用了全新的水處理概念，不僅具有良好的除鹽性能，還有產(chǎn)水率高、能耗較低、操作簡單的等諸多優(yōu)點(diǎn)，在處理效率、適應(yīng)性、能耗、運(yùn)行維護(hù)以及環(huán)境友好等方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢，具有良好的應(yīng)用和發(fā)展前景，是一項(xiàng)21世紀(jì)重要的水處理技術(shù)，受到越來越多人們的重視。
2 電吸附技術(shù)
2.1 電吸附技術(shù)簡介
電吸附技術(shù)的研究發(fā)展可以劃分為三個(gè)階段
(1)1960-1980年對電吸附技術(shù)原理的研究和闡述。從俄克拉荷馬大學(xué)研究去除略帶堿性的水中鹽分開始。Y．Oren等研究了電吸附和電解吸附技術(shù)的基礎(chǔ)理論、參數(shù)的影響和對多種候選電極材料的評價(jià)。
(2)1990-1999年突破了電極材料選擇及電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心技術(shù)。加利福尼亞州的勞倫斯利佛莫爾國家實(shí)驗(yàn)室、Mark Andelman等進(jìn)行了除鹽試驗(yàn)的中試工作，取得了較好的試驗(yàn)效果。
(3)21世紀(jì)以來，Sang Hoon等建立了電吸附模型，研究了電吸附模塊的吸附潛能，并對模塊的設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行中的操作條件進(jìn)行了研究。Wegemoned等建立了一套實(shí)驗(yàn)室模型。用該模型處理TDS為1000mg／L的工業(yè)循環(huán)冷卻水,出水TDS達(dá)到10mg／L。國內(nèi)，孫曉慰等在EST的系統(tǒng)控制和集成等方面取得了突破性進(jìn)展，研制成功以EST模塊為核心組裝而成的大型工業(yè)化電吸附裝置，達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，并在飲用水深度處理及工業(yè)用水處理方面實(shí)施了工程化、系統(tǒng)化應(yīng)用。
2.2 電吸附基本原理
電吸附原理見圖1，原水從一端進(jìn)入由兩電極板相隔而成的空間，從另一端流出。原水在陰、陽極之間流動時(shí)受到電場的作用，水中帶電粒子分別向帶相反電荷的電極遷移，被該電極吸附并儲存在雙電層內(nèi)。隨著電極吸附帶電粒子的增多，帶電粒子在電極表面富集濃縮，最終實(shí)現(xiàn)與水的分離，使水中的溶解鹽類、膠體顆粒及其帶電物質(zhì)滯留在電極表面，獲得凈化/淡化的出水
2.3 電吸附系統(tǒng)工作原理簡介
電吸附系統(tǒng)由電吸附模塊、水池、水泵、前置過濾器、后置過濾器、管閥系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、檢測儀表及電氣控制系統(tǒng)等組成，如圖2所示。電吸附系統(tǒng)制水運(yùn)行時(shí)，工作進(jìn)出水閥門(YV1和YV3)開啟，直流電源接通，電吸附模塊開始工作，出口水的鹽離子濃度隨時(shí)間逐漸降低。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，電極表面的離子吸附趨于飽和，此時(shí)出水口鹽離子濃度將升高，模塊需進(jìn)行再生。再生時(shí)，電吸附模塊陰陽兩極短接，工作進(jìn)出水閥門(YV1和YV3)關(guān)閉，排污進(jìn)出水閥門(YV4和YV5)開啟，工作過程中富集在電極表面的離子從電極表面解吸下來，隨水流經(jīng)過排污閥沖走，當(dāng)再生排水電導(dǎo)與原水電導(dǎo)相當(dāng)時(shí)，則可認(rèn)為再生結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入第二個(gè)運(yùn)行周期[10]。
(1)印染廢水除鹽回用處理系統(tǒng)。
(2)電廠循環(huán)冷卻排污水除鹽回用處理系統(tǒng)
(3)鋼鐵綜合廢水除鹽回用處理系統(tǒng)
(4)市政廢水深度提質(zhì)處理系統(tǒng)
(5)化工廢水除鹽回用處理系統(tǒng)
(6)石化煉油廢水除鹽回用處理系統(tǒng)
(7)造紙廢水除鹽回用處理系統(tǒng)。
3.2 國內(nèi)外電吸附技術(shù)在污水處理中應(yīng)用現(xiàn)狀
目前世界許多國家都在開展電吸附技術(shù)實(shí)際應(yīng)用方面的研究，但由于在關(guān)鍵技術(shù)上未能取得實(shí)質(zhì)性突破，迄今仍大多停留在實(shí)驗(yàn)室階段，一直未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。近年來，隨著對電吸附除鹽技術(shù)的性質(zhì)與功能的研究的進(jìn)一步深入，電吸附除鹽技術(shù)在污水回用處理領(lǐng)域的應(yīng)用正逐漸展開
。
國外的研究工作主要以炭電極的發(fā)展作為主線，但主要停留在小流量循環(huán)處理的實(shí)驗(yàn)階段。國外在電吸附應(yīng)用方面
取得研究成果最多的是美國勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室，他
們從從上個(gè)世紀(jì)90年代，采用內(nèi)部孔隙極多的炭氣凝膠作為電極材料開發(fā)出來一套電容性除鹽實(shí)驗(yàn)裝置。雖然具有一定的除鹽效果，但材料制作工藝復(fù)雜，制作成本很高，妨礙了這一技術(shù)的推廣
。
國內(nèi)的電吸附技術(shù)研究起步比較晚，近年來，隨著對電吸附技術(shù)性質(zhì)與功能的研究的深入，電吸附除鹽技術(shù)在污（廢）水回用處理領(lǐng)域的應(yīng)用正逐漸展開，現(xiàn)在已走在世界前列。
比較有代表性的是2005年愛思特公司在北京建立的國內(nèi)第一個(gè)電吸附實(shí)驗(yàn)研究中心，在電吸附除鹽技術(shù)研究和應(yīng)用開發(fā)方面進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)性研究。該研究中心以電吸附為研發(fā)平臺，掌握了電吸附研發(fā)核心技術(shù)，成功開發(fā)了EMK4000系列模塊，形成了以電吸附為特色的除鹽產(chǎn)品，在電吸附的研究及其應(yīng)用開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化方面達(dá)到國際先進(jìn)水平，初步具備了大規(guī)模推廣應(yīng)用的條件。2007年底世界規(guī)模最大的電吸附產(chǎn)業(yè)化基地項(xiàng)目在常州愛思特公司生產(chǎn)基地建成，該項(xiàng)目正式投產(chǎn)后每年可生產(chǎn)各種電吸附模塊2000個(gè)，形成初具規(guī)模的污水處理、水凈化等成套裝備和工程的能力，這使得中國的電吸附除鹽技術(shù)已經(jīng)占據(jù)了國際領(lǐng)先地位。目前國內(nèi)多個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)小范圍的電吸附工業(yè)應(yīng)用，如電吸附技術(shù)在濟(jì)寧三號煤礦礦井涌水的深度處理中的應(yīng)用，電吸附除鹽技術(shù)應(yīng)用于齊魯分公司勝利煉油廠第二污水處理，
電吸附技術(shù)處理首鋼污水廠二級出水等。
3.3 電吸附技術(shù)處理污水與傳統(tǒng)方法（雙膜法）的對比（★為性能相對優(yōu)異）
篇三：電吸附技術(shù)簡介
電吸附技術(shù)簡介
電吸附除鹽技術(shù)(Electrosorb Technology)，又稱電容性除鹽技術(shù)(CapacitiveDeionization/Desalination Technology)，是20世紀(jì)90年代末開始興起的一項(xiàng)新型水處理技術(shù)。其基本原理是基于電化學(xué)中的雙電層理論，利用帶電電極表面的電化學(xué)特性來實(shí)現(xiàn)水中離子的去除、有機(jī)物的分解等目的。由于該技術(shù)采用了全新的水處理概念，在處理效率、適應(yīng)性、能耗、運(yùn)行維護(hù)以及環(huán)境友好等方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢，具有良好的應(yīng)用和發(fā)展前景，是一項(xiàng)21世紀(jì)重要的水處理技術(shù)。
1.電吸附技術(shù)原理
電吸附原理見圖1，原水從一端進(jìn)入由兩電極板相隔而成的空間，從另一端流出。原水在陰、陽極之間流動時(shí)受到電場的作用，水中帶電粒子分別向帶相反電荷的電極遷移，被該電極吸附并儲存在雙電層內(nèi)。隨著電極吸附帶電粒子的增多，帶電粒子在電極表面富集濃縮，最終實(shí)現(xiàn)與水的分離，使水中的溶解鹽類、膠體顆粒及其帶電物質(zhì)滯留在電極表面，獲得凈化/淡化的出水。
在電吸附過程中，電量的儲存/釋放是通過離子的吸脫附而不是化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，故而能快速充放電，而且由于在充放電時(shí)僅產(chǎn)生離子的吸脫附，電極結(jié)構(gòu)不會發(fā)生變化，所以其充放電次數(shù)在原理上沒有限制。
當(dāng)電極表面電位達(dá)到一定值時(shí)，雙電層離子濃度可達(dá)溶液體相濃度的成百上千倍，離子在直流電場的作用下被儲存在電極表面的雙電層中，直至電極達(dá)到飽和，此時(shí)，將直流電源去掉，并將正負(fù)電極短接，由于直流電場的消失，儲存在雙電層中的離子又重新回到通道中，隨水流排出，電極也由此得到再生。
2.電吸附模塊
電吸附裝置的核心是電吸附模塊。電吸附模塊通常由電極、集電極、隔離體、固定端板、緊固件及電引線和配套管路管件等組成。多對電極、集電極和隔離體通過固定端板、緊固件固定組成電吸附處理單元，又稱電吸附模塊。
3.電吸附系統(tǒng)的組成及工作過程
電吸附系統(tǒng)由電吸附模塊、水池、水泵、前置過濾器、后置過濾器、管閥系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、檢測儀表及電氣控制系統(tǒng)等組成，如圖3所示。由于電吸附模塊的水流阻力很小，所需壓力一般小于0.2MPa，所以對泵的要求不高，普通的離心泵即可滿足使用要求。前置過濾器主要用于去除泥沙、懸浮物等。一般情況下，電吸附模塊對原水中余氯、有機(jī)物、高價(jià)離子沒有特別限制，通常要求原水濁度小于5NTU，懸浮物含量低于5mg/L。電吸附裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)，可針對各特定的應(yīng)用場合根據(jù)需要將模塊作任意組合以實(shí)現(xiàn)處
理目標(biāo)，在需要大流量時(shí)可將模塊并聯(lián)，而在需要大的處理深度時(shí)可將模塊串聯(lián)。
電吸附系統(tǒng)制水運(yùn)行時(shí)，工作進(jìn)出水閥門(YV1和YV3)開啟，直流電源接通，電吸附模塊開始工作，出口水的電導(dǎo)率隨時(shí)間逐漸降低。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，電極表面的離子吸附趨于飽和，此時(shí)出水電導(dǎo)率將升高，模塊需進(jìn)行再生。再生時(shí)，電吸附模塊陰陽兩極短接，工作進(jìn)出水閥門(YV1和YV3)關(guān)閉，排污進(jìn)出水閥門(YV4和YV5)開啟，工作過程中富集在電極表面的離子從電極表面解吸下來，隨水流經(jīng)過排污閥沖走，再生排水的電導(dǎo)率瞬時(shí)高峰值可達(dá)原水電導(dǎo)率值的5～10倍，甚至更高。再生時(shí)間一般為運(yùn)行時(shí)間的1/2～1/6。當(dāng)再生排水電導(dǎo)與原水電導(dǎo)相當(dāng)時(shí)，則可認(rèn)為再生結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入第二個(gè)運(yùn)行周期。
4.電吸附(EST)技術(shù)特點(diǎn)
1、耐受性好
EST部件使用壽命長(≥5年),避免了因更換核心部件而帶來的運(yùn)行成本的提高。
2、特殊離子去除效果顯著
EST技術(shù)對氟、氯、鈣、鎂離子去除效果尤佳。
3、無二次污染
EST系統(tǒng)幾乎不添加任何藥劑，排放濃水所含成分均系來自于源水，系統(tǒng)本身不產(chǎn)生新的排放物。濃水可直接達(dá)標(biāo)排放，無需進(jìn)一步處理。
4、對顆粒污染物要求低
由于EST除鹽裝置采用通道式結(jié)構(gòu)（通道寬度為毫米級），因此不易堵塞。對前處理要求相對較低，因此可降低投資及運(yùn)行成本。同時(shí)，電吸附除鹽設(shè)備具有很強(qiáng)的耐沖擊性。
5、抗油類污染
EST除鹽裝置采用特殊的惰性材料為電極，可抗油類污染。EST除鹽技術(shù)已成功應(yīng)用于煉油廢水回用（如齊魯石化工程），實(shí)踐證明了此點(diǎn)。
6、操作及維護(hù)簡便
EST系統(tǒng)不采用膜類元件。在停機(jī)期間也無須作特別保養(yǎng)。系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制，自動化程度高，對操作者的技術(shù)要求較低。
7、運(yùn)行成本低
EST技術(shù)屬于常壓操作，能耗比較低，其主要的能量消耗在于使離子發(fā)生遷移。與其它出除鹽技術(shù)相比可以大大地節(jié)約能源。其根本原因在于EST技術(shù)除鹽的原理是有區(qū)別地將水中作為溶質(zhì)的離子提取分離出來，而不是把作為溶劑的水分子從待處理的原水中分離出來。
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