电吸附技术在电力行业废水处理中的应用

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电化学处理废水的新技术及其应用

电化学处理废水的新技术及其应用

电化学处理废水的新技术及其应用近年来,废水处理技术已经得到了长足的发展和进步,同时也带来了许多新的问题。

其中一个重要的问题就是如何处理电子工业、化工和冶金工业等产生的废水。

这些废水中含有大量的重金属、有机物和其他有害物质,严重影响到环境和人类的健康。

为了解决这个问题,近年来电化学处理废水的新技术得到了越来越广泛的应用。

电化学处理废水的原理是利用电能将有害物质转化为可分离和可回收的物质,从而达到净化废水的目的。

这种技术的优点在于能够对有机物和重金属等难以处理的废水进行有效处理,同时具有操作简单、节约能源和无二次污染等优点。

电化学处理废水的技术主要包括以下几种:1.电解法电解法是将废水放在两个电极之间,通过通电使废水中的有害物质电化学反应转化成可分离的沉淀或气体。

这种技术能够有效地去除废水中的有机物和重金属等有害物质,是目前比较成熟的电化学处理废水技术之一。

2.电沉积法电沉积法是将废水通电后,通过电化学反应在电极上沉积物质,从而除去废水中的有害物质。

这种技术的优点在于能够将有害物质沉积在电极上,避免了再次污染环境,同时还能够将部分物质回收利用。

3.电吸附法电吸附法是将废水通电后,通过电化学作用使废水中的有害物质分子在电极表面吸附,从而去除废水中的有害物质。

这种技术具有高效去除废水中的有害物质和能够回收废水中的可用物质的优点。

以上三种电化学处理废水的技术都各具特点,在不同情况下选择不同的技术能够更好地处理废水,达到更好的效果。

除了传统的电化学处理废水技术,近年来还出现了一些新的技术和方法,其中包括:1.电化学生物处理技术电化学生物处理技术是将生物反应和电化学处理结合起来,将废水通电后,利用微生物的作用去除废水中的有害物质。

这种技术具有高效、低能耗、无二次污染等优点,是一种很有发展前景的技术。

2.电化学改性技术电化学改性技术是将废水通电后,通过电化学反应改变废水中有害物质的性质,从而提高其可处置性和利用价值。

电吸附除盐技术在电厂循环冷却排污水处理中的应用

电吸附除盐技术在电厂循环冷却排污水处理中的应用

2020年05月电吸附除盐技术在电厂循环冷却排污水处理中的应用吕玲(上海环保工程成套有限公司,上海200070)摘要:简述了电厂循环冷却排污水的特性及处理方法;对电吸附除盐技术在循环冷却排污水处理中做了详细介绍。

经工艺调试后,电吸附系统目前已正常投入并运行稳定,处理后的水能够满足循环水补充水要求。

关键词:循环冷却排污水;电吸附;排污水处理Applicat ion Of Elect ric Adsorpt ion Desalinat ion Technology In Power Plant Circulat ing Cooling SewageTreat m entLV Ling(Shanghai Environment Protection Complete Engineering Co.,Ltd.,Shanghai,Jing'an area,200070)Abstract :The characteristics and treatment methods of circulating cooling wastewater in power plants are briefly described.The electric Adsorption Desalination Technology in circulating cooling wastewater treatment is introduced in detail.After the process debugging,the electro-adsorption system has been put into normal operation and runs stably,and the treated water can meet the requirements of circulat⁃ing water to supplement water.Key words :circulating cooling sewage discharge;Electric adsorption;Sewage treatment0引言火力发电厂既是用水大户,也是排水大户,循环冷却水[1]系统作为电厂最大用水系统,其排污水量亦为电厂最大对外排水量,最高可至上千吨(因机组容量、使用不同补充水源而不同)。

电吸附技术在电厂水处理系统中的应用案例

电吸附技术在电厂水处理系统中的应用案例
3.3耗电量及产水率
本工程处理水量200m3/h,运行费用0.3元/ m3,其中电费0.17元/ m3(电耗为0.55kW·h/m3,电费按0.3元/ kW·h计,电厂内部电价相对较低),人工费0.1元/ m3,设备维护费0.03元/ m3;系统产水率≥75%。
4.
采用的电吸附除盐设备,在宁波某热电有限公司建成日处理量为10000t的项目(分二期实施:一期5000 m3/d,二期5000 m3/d,其中一期已经投产,二期也已经开始调试),对其经过混凝沉淀并过滤之后的出水进行深度除盐处理,从运行结果看,原水和产水的电导率均比较稳定,原水平均电导率为389μS/cm,产水平均电导为118μS/cm,平均去除率为69.4%;原水的硬度平均值为1.19mmol/L,产水的硬度平均值为0.4 mmol/L,去除率为66%;电吸附原水和产水的氯化物浓度比较稳定,原水氯化物平均浓度为64.7mg/L,产水平均值13.6 mg/L,平均去除率达到了79%;运行费用0.3元/ m3;产水率≥75%。
水的电导率与其所含的无机酸、碱、盐的量有一定关系。当它们的浓度较低时,电导率随浓度的增大而增大,因此常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。电吸附技术对电导率的去除效果如图2所示。
从运行和检测结果看,原水和产水的电导率均比较稳定,原水平均电导率为389μS/cm,产水平均电导率为118μS/cm,平均去除率为69.4%。
2.
工艺流程分为二个步骤:工作流程,反洗流程。
流程图1所示:
工作流程:原水池中的水通过提升泵被打入保安过滤器,固体悬浮物或沉淀物在此道工序被截流,水再被送入电吸附(EST)模块。水中溶解性的盐类被吸附,水质被净化。
反洗流程:就是模块的反冲洗过程,冲洗经过短接静置的模块,使电极再生,反洗流程可根据进水条件以及产水率要求选择一级反洗、二级反洗、三级反洗或四级反洗。

电吸附技术可解决化工废水零排放问题

电吸附技术可解决化工废水零排放问题

电吸附技术可解决化工废水零排放问题第一篇:电吸附技术可解决化工废水零排放问题第二篇:废水零排放技术RCC废水零排放技术RCC一、零排放的定义所谓零排放,是指无限地减少污染物和能源排放直至到零的活动。

零排放,就其内容而言,一是要控制生产过程中不得已产生的能源和资源排放,将其减少到零;另一含义是将那些不得已排放出的能源、资源充分利用,最终消灭不可再生资源和能源的存在。

废水“零排放”是指工业水经过重复使用后,将这部分含盐量和污染物高浓缩成废水全部(99%以上)回收再利用,无任何废液排出工厂。

水中的盐类和污染物经过浓缩结晶以固体形式排出厂送垃圾处理厂填埋或将其回收作为有用的化工原料。

二、国内现有实现废水“零排放”的手段目前国内广泛使用的工业废水处理技术主要包括RO(反渗透膜双膜法)和EDR技术他们的主要材料是纳米级的反渗透膜,而这种技术的作用对象是离子(重金属离子)和分子量在几百以上的有机物。

其工作原理是在一定压力条件下,H2o可以通过RO渗透膜,而溶解在水中的无机物,重金属离子,大分子有机物,胶体,细菌和病毒则无法通过渗透膜。

从而可以将渗透的纯水与含有高浓度有害物质的废水分离开来。

但是使用这种技术我们只能得到60%左右的纯水,而剩余的含高浓度有害物质的废水最终避免不了排放到环境的结局,而这些高浓度的重金属离子和无机物对我们的环境是极其有害的。

三、RCC技术CC技术,能真正达到工业废水“零排放”,RCC的核心技术为“机械蒸汽再压缩循环蒸发技术”及“晶种法技术”、“混合盐结晶技术”(一)机械蒸汽再压缩循环蒸发技术1、机械蒸汽再压缩循环蒸发技术的基本原理所谓的机械蒸汽再压缩循环蒸发技术,是根据物理学的原理,等量的物质,从液态转变为气态的过程中,需要吸收定量的热能。

当物质再由气态转为液态时,会放出等量的热能。

根据这种原理,用这种蒸发器处理废水时,蒸发废水所需的热能,再蒸汽冷凝和冷凝水冷却时释放热能所提供。

在运作过程中,没有潜热的流失。

电化学技术在废水处理中的应用

电化学技术在废水处理中的应用

电化学技术在废水处理中的应用
电化学技术是一种将电能转化为化学能的技术,广泛应用于废水处理中。

在废水处理中,电化学技术主要用于废水的电解、电沉积和电吸附等过程中。

废水的电解是将电能转化为化学能,通过电解废水可以去除水中的有害物质、重金属
等污染物。

在电解过程中,将电能对应的极板放置到废水中,然后通过施加电流来进行水
的分解,将废水中的污染物分解成有用的化合物,使水体达到清洁的水平。

电沉积是一种通过电化学原理,将电能转换为化学能来完成废水处理的方法。

电沉积
可以通过电解沉积池,将电能转化为金属离子或其他污染物的沉积,从而去除废水中的重
金属、有机物等污染物。

电沉积过程中,阳极和阴极间施加电流,阴离子沉积到阳极上,
阳离子沉积到阴极上,从而形成一层沉积物,这样废水的污染物就会随着电流的进一步传
输而沉淀到沉积物中。

电吸附技术是利用电化学原理将带电的污染物吸附在极板表面上,从而实现废水的净化,电吸附技术通常应用在废水中水中有机污染物的去除。

在电吸附的过程中,电极表面
具有高度的吸附能力,通过施加恰当的电位,可以让废水中的有机物吸附在电极表面,从
而实现废水的净化。

电吸附技术具有可重复使用、无需添加化学物质等优点,对于底泥、
离子等附着物及高浓度有机物处理方面具有较高的处理效率和稳定性。

总之,电化学技术已成为废水处理中的重要技术之一,这种技术的优点在于能够高效、低成本、低排放地完成废水的处理工作,具有广泛的应用前景。

未来,电化学技术将进一
步实现高效、低成本、低排放的废水处理目标,同时可以有效减少废水对环境的影响,更
好地实现生态文明建设的发展目标。

电吸附法处理含盐工业废水应用研究进展

电吸附法处理含盐工业废水应用研究进展

电吸附法处理含盐工业废水应用研究进展摘要:我国水资源形势严峻。

电吸附处理含盐废水电吸附技术处理污水具有能耗低、处理效率高、环境友好等特点。

电极材料是影响电化学处理效率的关键因素,本文论述了近年来电吸附电极材料的最新研究进展,包括石墨电极、活性炭电极、活性炭纤维电极、炭气凝胶电极和炭纳米管电极等炭电极材料的制备、改性及吸附效果影响因素等。

对电极材料在水处理方面的发展方向进行了总结和展望关键词:水处理;电吸附;含盐工业废水;炭电极;电极材料;我国水资源并不丰富,经济的快速发展给我国水资源带来巨大压力,水资源紧张问题变得日益严重,其中水资源利用水平低下、水资源浪费问题和河流水系湖泊等受到不同程度的污染等问题比较突出。

因此改进水资源利用技术提高水资源利用率迫在眉睫。

1水资源现状我们中国是一个缺水严重的国家。

然而,社会在进步的同时,依然大量存在在浪费水资源的情况。

随着工业水平的不断发展进步,设备、材料、技术等不断升级迭代,因此而产生的工业废水成分性质各不相同,为达到最有效的处理效果,需要对工业废水的要进行分类然后对应处理[1]。

含盐废水是指水中有总含盐质量分数至少为1%的废水,主要来源于生活用水、食品加工、冶金、化工、石油和天然气开采等行业。

高含盐废水若直接排入水体,会对水生生物、生活用水和工农业用水造成不同程度的危害[2]。

2电吸附处理含盐废水2.1水处理除盐意义含盐废水排放到土壤中会导致土壤中盐分过多,土壤溶液浓度大,渗透压高,对根系吸收水分形成巨大的阻力,使植物体的水分不能保持正常水平,严重时会导致植物死亡,同时含盐废水还会破坏水中的细胞膜和生物体内的酶,对水中生物的生长发育起到抑制作用。

如果能够通过实验,研究出性能优良的电极材料、探索出相应的工作参数,进而能够制造出成熟、可靠的电吸附除盐设备,使电吸附得到发展,为解轻水资源供需矛盾、缓解水污染形势作出贡献,能够创造出巨大的社会经济效益[3]。

2.2电吸附处理法电吸附技术是一种新型水处理技术,目前已经成为水处理技术尤其是水处理除盐的研究热点。

电吸附

电吸附

电吸附技术在污水处理中的应用摘要:电吸附是一种利用电势差为驱动力,促使离子被吸附到带电电极表面的除盐技术,具有低能耗、不添加化学试剂、环境友好等显著特点。

并且,产水水质能够达到循环冷却水系统补充水的要求。

和其它能有效从废水中脱盐的技术相比,电吸附技术有着极大优势。

同时,该工艺的操作也比较简单,再生时无需酸碱,只需将电极短接放电并以原水冲洗即可。

随着水资源日益短缺,电吸附作为一种新型水处理技术肯定会发展成为水处理领域的一个亮点。

关键词:电吸附技术脱盐污水处理Electro-sorption technology in the application of wastewatertreatmentAbstract: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 Technology desalt waste water treatment1 引言我国作为一个水资源短缺的国家,面临着严峻的水资源不足的问题。

电吸附技术在电厂废水处理中的试验研究

电吸附技术在电厂废水处理中的试验研究

电吸附技术在电厂废水处理中的试验研究刘江;谢凤龙;张鹏【摘要】结合电厂循环排污水的实际情况,将电吸附除盐技术应用到电厂循环排污水的深度处理过程中,经电吸附除盐装置处理后的出水可达到回用目的。

对装置进水及产水进行检测分析,结果表明电导率、氯化物、总硬度及碱度等均能满足回用要求,中试结果论证了电厂废水处理工艺应用电吸附除盐技术的可行性和技术优势。

%Based on the actual conditions for the circulating discharge wastewater in power plants ,electrosorption desalting technique is applied to the advanced treatment of circulating discharge wastewater. The effluent after being treated by electrosorption desalting system can reach the reuse target. The influent and produced water of the system are examined and analyzed. The results show that all of theconductivity,chloride,total hardness and alkalinity can meet the reuse requirements. The pilot test demonstrated and verified the feasibility and technical superiority of applying electrosorption desalting technique to wastewater treatment in power plants.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P68-71)【关键词】电吸附;电厂循环水;深度除盐;回用【作者】刘江;谢凤龙;张鹏【作者单位】内蒙古电力科学研究院,内蒙古呼和浩特010020;内蒙古电力科学研究院,内蒙古呼和浩特010020;国华准格尔发电有限责任公司,内蒙古薛家湾010300【正文语种】中文【中图分类】X703.1发电行业是我国取用水量较大的行业之一,电力工业用水占到工业总用水量的一半,耗水量占5个重点行业耗水量的26%〔1-2〕。

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电吸附技术在电力行业废水处理中的应用摘要:传统的废水处理技术面临着系统繁杂,运行费用高并且容易结垢和腐蚀等问题,因此需要采用一种一体化的多功能耦合系统,兼顾除盐,防垢等功能,用以除去废水中的污染物。

电吸附技术就是这样一种可实现水的净化、淡化的新型水处理技术,可以在低能耗的前提下有效去除水中的杂质离子而不结垢。

本文综述了电吸附理论的发展沿革,电吸附原理和双电层理论要点,电吸附结构及其工作流程等,同时介绍了几种主要的电吸附材料及优缺点。

基于日趋严格的环保要求,电吸附技术以其低能耗,低成本并且无二次污染等技术优势可望在电力行业得到较为广泛的应用及发展。

关键词:电吸附;电力行业;废水处理;应用进展;虽然我国水资源较为丰富,但由于人口基数大,导致人均淡水资源占有量仅为世界人均淡水资源占有量的1/4,是全国13个水资源紧缺国家之一。

电厂是我国一个耗水大户,每年废水的排放量也是相当巨大。

如若直接排放未达到标准的废水,势必会造成土壤,地表水和地下水等污染并危害人类健康。

2015年,国务院发布了《水污染防治行动计划》(即“水十条”),明确提出全面控制水污染物排放;2018年修编的《发电厂废水治理设计规范》对水收集和贮存等设施的相关设计提出了要求,采取废水零排放处理。

火电厂的废水水质水量差异很大,废水中的污染物以无机物为主,有机污染物只是油,并且间断性排水较多。

电厂中的废水种类较多,主要包括脱硫废水、设备冲洗排水、冲灰废水和含油废水等,废水处理方法一般为曝气氧化、酸碱中和与混凝澄清。

在正式开始实施的《火电厂污染防治可行技术指南》中,明确针对脱硫废水制订了具体的处理方法,并且在废水近零排放技术中也强调了除脱硫废水外,各类废水经处理后基本能实现“一水多用,梯级利用”、废水不外排,因此,实现废水近零排放的重点是实现脱硫废水零排放。

近年来,废水处理技术的方法多种多样,其中电吸附技术(Electroadsorptiontechnology,EST),又称电容去离子技术(Capacitancedeionization,CDI)引人关注,本文综述了电吸附的发展沿革,介绍了电吸附原理、结构、吸附材料及发展趋势。

1 电吸附技术电吸附技术是利用带电电极表面吸附水中离子及带电离子的现象,使水中物质在电极表面浓缩富集而实现高效、节能的低盐或中盐水淡化技术。

电吸附过程分为吸附过程和脱附过程两部分。

原理如图1所示,待处理水通过多孔电极时,会受到系统施加的电场力。

当电极上的带电电荷进入溶液中时,溶液中的离子会被重新分布与排列;与此同时,在库仑力的作用下,带电电极与溶液的界面会被反离子占据,界面剩余电荷的变化会引起界面双层电位差的变化,从而在电极和电解质界面形成致密的双电层(ElectricDoubleLayer,EDL)。

溶液中阴阳离子逐渐迁移到极性相反的电极板上;离子被吸附在材料表面,达到脱除污染物的目的。

随着反应的进行,吸附在电极表面的离子达到饱和,需对吸附材料进行脱附再生。

一般采取极性对调或短路的方式进行脱附,使得吸附在材料表面的离子通过电场的排斥作用被释放到溶液中,最终生成浓水排出,实现脱附。

2 电吸附基本理论2.1 电极吸附材料吸附材料以碳材料为主,其具有吸附容量大、再生效果好、低价易得等优点。

常用的电极材料一般包括活性炭,石墨烯,碳气凝胶等。

优秀的电极吸附材料应具有以下特征:(1)较大的比表面积;(2)在正常工作时,具有良好的化学稳定性;(3)离子在孔径中的迁移率高;(4)电子在电极材料内具有很好的传导性;(5)多孔电极和集电器之间的接触电阻低;(6)良好的润湿性;(7)低成本和可扩展性;(8)良好的可加工性;(9)大的(自然)丰富和低CO2足迹;(10)高生物惰性。

以下介绍几种常见的碳吸附材料。

①活性炭和活性炭布活性炭(ActivatedCarbons,ACs)是使用最广泛的多孔碳。

其用途已在1960/1970年代电容去离子技术早期研究中得到证实。

由树脂衍生而成的丙烯酸酯(ACs)可用于珠状、纤维或整料的合成,其他多数的AC通常是微米尺寸颗粒组成的粉末。

例如,将聚丙烯腈(Polyacrylonitrile,PAN)和导电添加剂(炭黑)混合可以制得微米碳纤维。

对性质的详细描述,最重要的是孔隙结构。

通过提高总孔体积/比表面积的比值,能增大盐吸附容量。

②有序介孔碳有序介孔碳(OrderedMesoporousCarbons,OMCs)显示出高度周期性的六角形或立方排列的介孔。

OMCs可以通过软模板或硬模板得出。

对于硬模板,例如沸石或有序介孔二氧化硅,用碳前体渗透,然后碳化。

最后,化学除去初始模板(例如使用氢氟酸),得到OMCs。

另一种方法是使用软模板,该方法是比较新型的OMCs材料合成方法,它涉及三嵌段共聚物的自组装和热去除,最后留下的唯一固相碳,其保留了模板的有序多孔特征。

③碳气凝胶碳气凝胶(CarbonAerogels,CAs),结合了5-磺基水杨酸(SulphosalicylicAcid,SSA)(通常为400-1100m2/g,但也高达1700m2/g)具有高导电率(25-100S/cm)和低质量密度(<0.1g/mL;参见参考文献)的优点。

大部分SSA通常与中间孔隙(介孔)有关,但根据合成条件,也可能存在与颗粒内孔隙度相关的微孔。

后者的范围可以从仅仅10m2/g或更低,到超过600m2/g。

与乙酸纤维相比,基于碳干凝胶的电容去离子电极在合成后显示初始孔隙率显著降低。

碳气凝胶和干凝胶在介孔范围内的孔径对于离子存储是最佳的,因为电双层不重叠并且介孔尺寸便于离子传输。

因此,有人认为这些材料特别适用于CDI 应用。

④碳化物衍生的碳与ACs不同,碳化物衍生的碳(Carbide-DerivedCarbons,CDCs)只有极窄分布的微孔并且没有介孔,而且,与OMCs不同,CDCs中的小孔没有以一种或多种方式排列。

CDCs最常通过在高温(200℃)下在干燥氯气中通过蚀刻碳化物粉末来生成。

氯处理后进行氢气退火以除去残留的氯化合物,产生的SSA通常在1200m2/g和2000m2/g之间,而活化可使SSA值增加至3200m2/g。

最近,来自碳化钛(即TiC-CDC)的CDCs的CDI容量已被研究为具有小于1nm孔的纯微孔材料。

在Porada等的工作之前,微孔是限制离子传输的主要因素。

⑤碳纳米管和石墨烯碳系列的最新成员中有两个,碳纳米管(CarbonNanotubes,CNTs;1991年由SumioIijima描述)和石墨烯(由Geim及其同事在2005年合成)已经作为CDI电极的材料进行了研究。

两种材料的表面区域都是可进入的,因为该区域位于材料的外侧。

这与ACs相反,其中几乎整个吸附区域在颗粒内。

⑥炭黑材料炭黑(CarbonBlack,CB)通常是具有低SSA(通常低于120m2/g)的致密碳纳米颗粒,高导电性使它们成为常见导电添加剂。

将CB添加到由AC制成的CDI 薄膜电极显着改善了含有670和1000mg/LNaCl盐水电解质中盐的去除。

然而,非常低的SSA限制了纯粹由CB颗粒组成电极的CDI性能。

下图展示了CDI材料的发展历程。

2.2 电吸附数学模型2.2.1 经典模型2.2.1.1 紧密层模型(Helmholtz-Perrin模型)固液相界面电荷分布模型即Helmholtz-Perrin模型,最早是在19世纪由Helmholtz和Perrin提出。

整个模型类似于一个平板电容器,一个平板上带正电荷,另外一个平板上带有负电荷。

双电层模型如图3所示。

2.2.1.2 分散层模型(Gouy-Chapman模型)20世纪初提出了分散层模型(Gouy-Chapman模型),该模型认为离固相界面的距离越小,反电荷越多;随着距离的增加,反电荷越少。

分散层中电位φx 与距离固相电极表面的距离呈指数关系。

模型如图4所示。

2.2.1.3 GCS双电层模型(Gouy-Chapman-Stern模型)1924年,Stern提出了一种改进的GCS模型。

该模型不再将扩散粒子看作为点电荷,而将液相电荷以OHP/IHP位置为分界线分为两部分。

Stern面内的电荷分布遵循Helmholtz-Perrin模型的规律和特征方程,电势从0φ直线下降到Hφ;Stern面外的电荷分布遵循Gouy-Chapman模型的规律和特征方程,电势从Hφ指数形式下降到0。

模型如图5所示。

2.2.2 现代双电层模型2.2.2.1 Grahame模型1947年,Grahame基于上述经典模型给出了更加完善的双电层模型,将内层分为两层:一层为介电常数仅为6的内Helmholtz层;另一层为含有水化离子的外Helmholtz层。

模型如图6所示。

2.2.2.2 微孔区双电层模型2002年Ying等研究了碳气凝胶对水溶液中离子的电吸附行为,由此在Grahame和Parsons等的理论及其自主的实验研究的基础上开发出了一种基于微孔区的双电层模型。

2.2.2.3 纳米材料孔内双电层模型2006年Hou研究了纳米结构碳基材料孔内部形成的双电层的基本机理。

研究发现可以通过增大孔径、溶液浓度和外加电压来降低双层重叠效应对电吸附电容的影响。

2.3 电吸附结构电吸附装置一般包括一对多孔电极、隔板(开放的通道或者是多孔介质材料)以及吸附材料。

多孔电极对带有施加的电压差一般为1.0-1.4V(又称电池电压或者充电电压)。

电极所携带的电荷不仅吸附携带反电荷的离子,同时还需排斥同电荷离子,这会造成吸附效率较低。

为避免此问题发生,通常会在传统装置的基础上加入阴、阳离子交换膜;这样的装置又称为膜电容去离子技术(MembraneCapacitiveDeionization,MCDI)。

电吸附装置结构如图7所示。

2.4 电吸附工作流程浓水由底部的进水口进入,顶部的出水口流出,可使溶液在系统内充分吸附。

浓水进入系统后,在电场力驱动下,阴阳离子定向移动;与此同时,阴、阳离子交换膜筛分离子,最终吸附在材料表面,达到去除盐离子的目的,这一过程称为电吸附过程;之后通过改变外部电源或极性反转实现放电,此时盐离子从吸附材料中分离,汇入溶液当中。

生成的浓水被排至浓水池集中处理。

这一过程称为脱附再生过程[38]。

电吸附工作过程如图8所示。

从上述的电吸附研究进展可以看出,虽然电吸附技术在诸多水处理领域得到了进展,但是突破性的电吸附理论研究目前依然缺乏,对电吸附机理与模型的深入研究是实现技术突破的关键,也为未来电化学领域研究起到指导性意义。

其次电吸附技术因为稳定性较差,运行周期短,电流效率低,电极电阻较大等问题,未能在水处理方向得到大规模的应用。

可以从两个方面改进:(1)CDI反应器优化设计:研制结构特殊的CDI反应器,通过增大反应器的电极表面,强化传质,提高反应器的时空产率等来优化CDI反应器;(2)选择合适的电吸附材料:寻找导电性能强,比表面积大,稳定性高,成本较低,具有选择性能的吸附材料。

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