[科普中國]-電吸附

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)。

簡介電吸附技術(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)。

原理電吸附技術(shù)的原理是通過外加電壓在電極之間形成靜電場， 帶電粒子在靜電場中受到靜電力而被迫向帶相反電荷的電極板移動， 在電極板表面形成雙電層，帶電粒子吸附并暫時(shí)儲存在雙電層中。當(dāng)吸附過程達(dá)到平衡時(shí)撤去電場或反接電源后， 吸附在電極上的離子回到溶液中，達(dá)到脫附目的。

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。

優(yōu)勢電吸附和傳統(tǒng)的去離子技術(shù)相比， 具有多方面的優(yōu)勢：（1）電吸附技術(shù)污染小、能量利用率高，整個(gè)過程不會有副產(chǎn)物產(chǎn)生，對環(huán)境友好；（2）電吸附過程操作簡單；（3）電吸附技術(shù)對資源的利用率高，可以分離含量低、常規(guī)方法難以分離的物質(zhì)。

電極作為電吸附裝置最重要的組成部分， 是電 吸附技術(shù)的關(guān)鍵。 電極性能的好壞直接決定著吸附 速率快慢、吸附量大小以及選擇性的優(yōu)劣。性能優(yōu)異 的吸附電極具有導(dǎo)電性好、穩(wěn)定性高、比表面積大、 孔容適宜、吸附容量大、選擇性高等特點(diǎn)〔4〕 。 對電極 的要求也就決定了制備電極的原材料應(yīng)該具備如下 特點(diǎn)：（1）大的比表面積。比表面積越大，電極和溶液 接觸面越大，吸附速率越快；（2）適宜的孔徑。研究表 明孔徑處于介孔范圍時(shí)，吸附效果最好；（3）大的孔 容。孔容大則吸附和儲存離子的空間越大，吸附效果 越好。 （4）來源廣、環(huán)境友好、性能穩(wěn)定且易于成型1。

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。

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。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李勇 - 副教授 - 西南大學(xué)