电吸附技术最新进展

电吸附技术·认识篇

电吸附除盐技术（Electrosorb Technology），简称（EST），又称电容性除盐技术，是20世纪90年代末开始兴起的一项新型水处理技术。该技术利用通电电极表面带电的特性对水中离子进行静电吸附，从而实现水质的净化目的。

电吸附技术原理

时间：2011-08-02 来源： 作者：

水处理中的盐类大多是以离子（带正电或负电）的状态存在。电吸附除盐技术的基本思想就是通过施加外加电压形成静电场，强制离子向带有相反电荷的电极处移动，使离子在双电层内富集，大大降低溶液本体浓度，从而实现对水溶液的除盐。

电吸附原理见图，原水从一端进入由两电极板相隔而成的空间，从另一端流出。原水在阴、阳极之间流动时受到电场的作用，水中离子分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附并储存在双电层内。随着电极吸附离子的增多，离子在电极表面富集浓缩，最终实现与水的分离，获得净化/淡化的产品水。

工作过程示意图

在电吸附过程中，电量的储存/释放是通过离子的吸/脱附而不是化学反应来实现的，故而能快速充放电，而且由于在充放电时仅产生离子的吸/脱附，电极结构不会发生变化，所以其充放电次数在原理上没有限制。

当含有一定量盐类的原水经过由高功能电极材料组成的电吸附模块时，离子在直流电场的作用下被储存在电极表面的双电层中，直至电极达到饱和。此时，将直流电源去掉，并将正负电极短接，由于直流电场的消失，储存在双电层中的离子又重新回到通道中，随水流排出，电极也由此

得到再生。

由于电吸附过程主要利用电场力的作用将阴、阳离子分别吸附到不同的电极表面形成双电层，这会使同一极面上的难溶盐离子浓度积相对低得

再生过程示意图

多，可有效防止难溶盐结垢现象的发生。其次，电吸附极板间水径流与极板呈切线方向，不利于水中析出难溶盐结晶在极板上的生长。电吸附可以在浓水难溶盐过饱和状态下运行。另外，在电吸附模块中，由于电吸附过程中阴、阳离子吸附不平衡，导致产生氢离子含量较多的出水，通过倒极的方式，略偏酸性的出水同样会使有微量结垢现象的垢体溶解掉。

电吸附模块处理效果的好坏主要取决于电极的吸附性能。

电吸附技术特性

时间：2011-08-02 来源： 作者：

科技创新点

一、原理创新：电吸附除盐技术利用带电电极表面吸附水中离子，使水中溶解的盐类在电极表面富集浓缩而实现水的净化/淡化。独特的除盐原理是将水中溶质从溶液中提取出来，而不是将水中溶剂从溶液中提取出来。

二、工艺创新：电吸附模块的电极采用惰性材料加工而成，具有化学性能稳定、使用寿命长（10年以上）的优点。以电吸附模块为核心元件的

电吸附除盐系统具有抗污染性强、预处理简单、不需要添加专用药剂、通量稳定、不用频繁清洗、运行成本低、节能环保的特性。

三、应用创新：该项目突破了污(废)水再生回用技术的瓶颈。为污(废)水再生回用领域的发展提供了一项抗污染性强、经济环保、应用范围广的除盐技术。

电吸附装置的技术特点

一、节能节水，环境友好，运行成本低

首先，电吸附技术能耗低。电吸附技术进行水的除盐处理时，其主要的能量消耗在使离子发生迁移，而在电极上并没有明显的化学反应发生。与蒸馏法、反渗透法等除盐技术相比，电吸附技术是有区别性地将水中离子提取分离出来，而不是把水分子从待处理的原水中分离出来，无需高温或高压，因此所耗的能量相对较低。另外，由于电极加电后即为充电电容器，所施加的电能被储存在双电层电容上，如有必要，就可以将所存储的能量在电极再生时回收一部分，即将吸附饱和的模块上储存的电能再加到另一再生好的模块上，也即所谓的“秋千式”供电。这样可以大大地节约能源。

其次，电吸附技术得水率高，用于再生的冲洗水可重复使用，一般情况下得水率可以达到75%以上；如采用适当的工艺组合，甚至可达90%以上。同时电吸附还是一项环境友好型技术。电极再生时只需将储存的电能释放掉，不需任何化学药剂进行再生。与离子交换技术相比，减少了在浓酸、浓碱的运输、贮存和操作上的麻烦，而且不向外界排放酸碱中和液；与反渗透相比，无需加入还原剂、分散剂、阻垢剂等化学药剂，所排放的浓水系来自于原水，系统本身不产生新的排放物，从而避免了二次污染问题。

另外，抗污染性能较强，并表现出一定的去除COD的能力。

二、设备可靠，运行稳定

由于电吸附技术不采用膜类元件，只采用特殊的惰性材料为电极，因此对原水预处理的要求不高，即使在预处理上出一些问题也不易对系统造成不可修复的损坏。电吸附除盐装置采用通道式结构（通道宽度为毫米级），因此不易堵塞，对颗粒状污染物要求较低；电吸附技术是利用电场作用将阴、阳离子分别去除，因此，阴、阳离子所处场所不同，不会互相结合产生垢体；少量油类、铁、锰、余氯、有机物、pH值等对系统几乎没有什么影响，对各类水质的原水具有良好的适应性；在停机期间也无需对核心部件作特别保养；系统采用计算机控制，自动化程度高；由于采用碳类电极材料，从理论上讲电吸附模块可以长期服役。

三、适应性强，操作及维护简便

系统对原水预处理的指标要求不高，铁、锰、氯等离子、pH值和有机物等对系统几乎没有什么影响，所以除盐技术适应性强。在停机期间也无需对核心部件作特别养，维护方便。即使在预处理上出一些问题也可以进行处理恢复，不易对系统造成不可修复的损坏。系统采用计算机控制，自动化程度高，操作程序简单容易掌握。

由于其广泛的适应性和良好的实用性，电吸附技术可以应用在工业废水回用处理、工业除盐水处理、苦咸水淡化等领域。苦咸水淡化乃至海水淡化将是EST技术的下一个更加诱人的应用领域。

电吸附技术国内研究概况

时间：2011-08-02 来源： 作者：

电吸附技术在国内的研究起步比较晚，这方面的文献并不多见，国内陈福明、尹广军等1999报道了用多孔大面积电极去除水中离子的方法，并对电吸附进行了一系列的理论和实验研究。杨慧云对NaCl溶液进行电容性除盐，结果分析表明，当溶液种类和浓度一定时，电极的吸附容量随外加电压的增加而增大，当溶液种类和外加电压确定后，吸附容量随着浓度的增加而增大，并达到一个极限值吸附。莫剑雄也尝试利用双电层电容的原理进行电吸附装置的研究。上述研究过程仍处于实验室研究阶段。

电吸附技术国外研究概况

时间：2011-08-02 来源： 作者：

电吸附的研究始于20世纪60年代，俄克拉荷马大学的研究人员利用电吸附原理，从略带碱性的水中去除了盐分。在Caudle等的报告中描述了使用多孔电极的电容去离子装置。Johnson 和Newman等的研究则包括验证过程的理论基础、参数研究和对多种候选电极材料的评价。国外的研究工作也主要以炭电极的发展作为主线，但主要停留在小流量循环处理的实验阶段。

国外在电吸附应用方面取得研究成果最多的是美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室，他们从上个世纪90年代，采用内部孔隙极多的炭气凝胶作为电极材料开发出来一套电容性除盐实验装置。虽然具有一定的除盐效果，但材料制作工艺复杂，制作成本很高。妨碍了这一技术的推广。

污水回用应用现状及主要问题

时间：2011-08-02 来源： 作者：

污(废)水回用应用现状