电吸附除盐水技术的创新特点及其实际效果
２０１４年第３期 总第１６９期 冶 金 动 力 ＭＥＴＡＩ．ＬＵＲＧＩＣＡＬ ＰＯＷＥＲ ５９
电吸附除盐水技术的创新特点及其实际效果
梅艺 （南京钢铁有限公司高线厂，江苏南京２１００３５）
【摘要】随着工业的快速发展，用水量急剧上升，造成了水资源的短缺。污水回用是解决淡水资源短缺的 主要途径之一。电吸附技术（ＥＳＴ）是一种环境友好的除盐技术，其能耗相对于双膜法较小、成本低，在除盐过程 中无需酸碱再生，不会产生二次污染，有着广阔的应用前景。 【关键词】电吸附技术；除盐水；实际效果 【中图分类号】ＴＱ０８５ 【文献标识码】Ｂ 【文章编号】１００６—６７６４（２０１４）０３—００５９—０３
Ｔｈｅ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ０ｆ ＥｌｅｃｔｒＯｓ０ｒｐｔｉ０ｎ Ｗａｔｅｒ Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＭＥＩ Ｙｉ ｒ刀 Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ Ｗｉｒｅ Ｒｏｄ Ｍｉｌｌ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｓ ｅｆ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００３５，Ｃｈｉｎａ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｒａｐｉｄｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｆａｓｔ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｈａｓ ｃａｕｓｅｄ ｓｈｏ￣ａｇｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＳＯ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｗａｙｓ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｈｏ￣ａｇｅ．Ｅｌｅｃｔｒｏｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＥＳ１ｒ）ｉｓ ａｎ ｅｎｖｉｒｏｎ— ｍｅｎｔ－ｆｒｉｅｎｄｌｙ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｉｔｈ ｌｅｓｓ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｃｏｓｔ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｄｏｕｂｌｅ—ｍｅｍｂｒａｎｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ＥＳＴ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｒｅｑｕｉｒｅｓ ｎｏ ａｃｉｄ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｒｅｇｅｎｅｒａ－ ｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｅｓ ｎｏ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｂｅａｒｉｎｇ ｂｒｉｇｈｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】ＥＳＴ；ｄｅｓａｌｉｎａｔｅｄ ｗａｔｅｒ；ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｆｆｅｃｔ
１ 工业冷却水和污水处理的节水减排现状 水资源在一定程度上已经成为制约一些企业发 展的资源因素，迫使人们探索节约用水、减少污水外 排的方法，污水回用技术在不断地创新、发展，成为 工业企业节水减排的重点。提高工业用水重复利用 率是节约工业新水用量、减少工业污水排放的有效 措施；进一步提高外排污水处理后的水质加以回用， 同样可以节约大量新水，大幅度减少污水外排。 目前，工业循环冷却水用量平均占工业用水总 量的８０％；循环冷却用水的补充水取水量占工业取 水总量的３０％～４０％。提高工业循环冷却水的利用 率，减少新水的补水量和排污量将是工业循环水处 理的必然选择。当前我国大多数企业循环水的浓缩 倍数为２～３，且一些直流式用水系统依然存在；而 国外先进水平常常在５ ８。但是循环水经高倍浓缩 后，会产生一系列物理和化学变化，水中各种离子浓 度增加，导致成垢因素和腐蚀因素加剧，对循环水系 统的稳定运行造成隐患。水的含盐量的增加制约了 浓缩倍数的提高。除盐技术是钢铁企业废水能否回 用的关键。已成为钢铁企业实现废水零排放的瓶颈。 另一方面，污水治理已得到各方的关注重视，近 年来污水处理技术得到了极大的发展，但污水回用 技术受污水含盐量的制约，遇到技术瓶颈。“十二五” 规划中要求城市污水回用率达到５０％ ６５％，目前却 仍＜２０％，问题就在于许多经处理的回用污水的含盐 量高，不能满足用户对水质的要求，无处适用。污水 回用中的除盐技术已成为当代水处理领域面临的一 个重要课题。 ２水的除盐方法概述 水的除盐分为局部除盐和完全除盐（深度除 盐）。只除去水中一部分盐类的为局部除盐。除盐 后使水中盐质量浓度为１ ５ ｍｇ／Ｌ的为完全除盐。 当前污水回用常用的除盐技术主要有：离子交换、电 渗析、超滤、纳滤、反渗透等。电吸附技术（ＥＳＴ）将电 化学理论与吸附分离技术相结合，可用于水的除盐、 去硬、淡化及饮用水深度处理，以及重金属废水处理 等。ＥＳＴ在处理效率、适应性、能耗、运行维护以及
环境友好等方面有着独特的优势，是一种全新的水 台 金 动 力 ＭＦｒＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＰＯＷＥＲ ２０１４年第３期 总第１６９期
处理概念，有广泛的应用和发展前景。 ３ ＥＳＴ技术的原理 ＥＳＴ技术的原理：ＥＳＴ是利用带电电极表面吸 附水中离子及带电粒子，使水中溶解的盐类和其他 带电物质在电极表面富集浓缩而实现水的净化和盐 的去除。其除盐原理为：原水在阴、阳电极组成的空 间流动时，受电场力的作用，水中带电粒子（离子、胶 体微粒、有机物和细菌等）将分别向带相反电荷的电 极迁移，被电极吸附并储存在双电层内，实现带电粒 子（杂质）与水的分离，除盐水从另一端流出。当电极 失电或瞬间反接时，富集在电极上的带电粒子在水 流或电场力的作用下，从电极脱落被冲走，电极获得 再生。 ４电吸附与反渗透、电渗析技术比较 电吸附与反渗透、电渗析比较结果见表１。
表１ 电吸附与反渗透、电渗析比较结果表
序号 比较项目 电吸附ＥＳＴ 反渗透ａｏ（双膜法） 电渗析 离子膜通过直流电定向 １ 除盐原理 电极通过静电场将溶质从溶液中分离 分子膜通过静压差将溶剂从溶液中分离 迁移溶质离子 ２ 分离物 溶质一盐 溶剂一水 溶质一盐
３ 膜类型 无分离膜 不对称膜、复合膜 选择性离子膜
４ 除盐率，％ ７０—９５ ８０～９５ ６０～９０
５ 产水率 ７５－９５ ７０－８０ ４５－７０
６ 工作温度／Ｔ ＞０ ４－４０ ５－４０
７ 进水预处理 简单 复杂 很少用于污水处理
８ 能耗／（ｋＷ・ｈ・ｔ－１） ０．５－２ １－２ ｌ～２ ９ 核心元件寿命＿，ａ ≥５ 约２ ３
１０ 维护保养 无需特别保养、简单 频繁、复杂 频繁、复杂
１１ 清洗周期／月 １２ Ｏ．２５～Ｏ－３ 不固定
１２ 抗污染能Ｊ３／（ｍｇ・Ｌ－ ） ＣＯＤ≤１００、油≤３ ＣＯＤ￣＜４０、油≤０．１ ＣＯＤ≤３
ｌ３ 二次污染 浓水量小、可反复利用 化学药剂等使浓水增加有机物 易结垢；浓水末端难溶盐饱和时 １４ 结垢影响 较少结垢、高硬水适用 易结垢，加阻垢剂；浓水侧难溶盐过饱和 结垢
１５ 污堵影响 小（可逆） 年衰减７％ １５％ 影响大
１６ 温度影响 每降低１℃膜通量降２％～３％
５ ＥＳＴ技术的创新特点 ５．１ 节能节水、环境友好、运行成本低，水利用率高 首先，ＥＳＴ能耗低 与蒸馏法、反渗透法等相比， 电吸附是有区别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。水的利用率可以 达到７５％以上，浓水少。经过特殊工艺组合，可达到 ８５％以上。由于电吸附脱盐装置采用特殊的惰性材 料为电极．可抗油类污染。 ５．２无二次污染 ＥＳＴ系统不添加任何药剂。系统本身不产生新 的排放物。浓水可直接达标排放，无需进一步处理。 ５．３设备可靠、运行稳定。抗结垢 由于电吸附装置采用通道式结构（宽度为毫米 级），不同于膜类元件，不易堵塞，对颗粒状污染物要 求较低，因此对原水预处理的要求不高。 采用碳类 电极材料，使用寿命长。由于阴、阳离子所处场所不 同，不会互相结合产生垢体。由于电吸附脱盐装置采 用通道式结构，因此不易堵塞。对前处理要求相对较 低，电吸附除盐设备具有很强的耐冲击性。 ５．４适应性强，操作及维护简便
电吸附技术利用电场力作用将阴、阳离子迁移 ２０１４年第３期 总第１６９期 冶 金 动 力 ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＰＯＷＥＲ ６１
到不同区域，不易互相结合产生结垢；惰性电极材料 的抗污染性能较强，少量油类、铁、锰、余氯、有机物、 ＤＨ等对系统没有什么影响，对各类水质具有良好 的适应性。由于ＥＳＴ系统不采用膜类元件，因此对原 水的水质要求不高。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，对 操作者的技术要求较低。 ５．５运行成本低 该技术属于常压操作 能耗比较低，其主要的能 量消耗在于使离子发生迁移。核心部件使用寿命长。 避免了因更换核心部件而带来的运行成本的提高。 这与其他除盐技术相比可以大大地节约能源。其根 本原因在于ＥＳＴ技术净化／淡化水的原理是有区别 性地将水中作为溶质的离子提取分离出来，而不是 把作为溶剂的水分子从待处理的原水中分离出来。 ６电吸附技术对回用水中各种污染因子的 去除效果 ６．１ 电导率 水的电导率与其所含的无机离子的总量一定的 关系，如水中的无机酸、碱、盐等。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 去除效果为：原水平均电导率为８５４ Ｉ．ｚＳ／ｃｍ，产水平 均电导率为１８１ Ｉ￣Ｓ／ｃｍ，平均去除率为７８．３％。 ６．２氯化物 当原水中氯化物含量变化较大的情况下，电吸 附产水的氯离子浓度一直很稳定，可见电吸附除盐 技术对氯离子有较好的去除效果。在原水氯化物平 均浓度为１３４．５ ｍｇ／Ｌ时，产水平均值１１．６ ｍｇ／Ｌ，平 均去除率达到了９０．６％。这是由于阴离子一般不会 形成水和离子，其离子半径相对较小，有利于吸附行 为的发生，所以氯离子的去除率要高于阳离子甚至 是其它阴离子。 ６．３总硬度 电吸附技术对总硬度的去除效果比较稳定，在 原水平均浓度为１２７．９ ｍｇ／Ｌ时，产水平均值５２．５ ｍｇ／Ｌ，平均去除率为５９．１％。 ６．４ ＣＯＤ 电吸附技术对该种原水中的ＣＯＤ也有一定的 去除效果。在原水的ＣＯＤ为２８．６ ｍｇ／Ｌ的情况下， 电吸附产水的ＣＯＤ平均浓度为１０．９ ｍｇ／Ｌ。去除率 为５３．１％。 ６．５氨氮 电吸附技术对氨氮的去除效果较低，在原水为 ０．２２９４ ｍｇ／Ｌ的情况下，产水的平均含量为０．１５８１ ｍｇ／Ｌ，去除率为４４．１７％，当然这可能是原水中氨氮 的含量本来就比较低的缘故。 ６．６硝酸盐氦 电吸附技术对硝酸盐氮的去除效果非常好，大 大高于对氨氮的去除效果，究其原因是电吸附技术 对以离子态形式存在的物质去除效果较好，而对于 以分子尤其是以有机物形式存在的物质去除效果相 对较差。在原水硝酸盐氮含量为５．７３ ｍｇ／Ｌ的情况 下，产水的平均浓度为０．４２ ｍｇ／Ｌ，去除率达到了 ９２．６５％。 ６．７总磷 电吸附技术对总磷的去除效果与氨氮差不多， 在原水为０．５６４９ ｍｇ／Ｌ的情况下，产水为０．３１４９ ｍｇ／Ｌ，平均去除率为４２．４１％。 ６．８吨水电耗与产水率 电吸附技术其吨水电耗为０．５７ ｋｗｈ，电价按 ０．７元／ｋＷｈ计，其吨水运行成本为０．３９元；系统产 水率为７６％。 ７结语 综上所述，电吸附技术完全能够满足处理回用 水水质的需求，尤其对离子类物质的去除效果较好， 在保证产水水质的情况下，系统的运行成本也比较 低，所以，ＥＳＴ在污水回用领域具有很广的应用前 景，对贯彻我国节水减排基本国策，具有十分重要的 意义。 ［参考文献】 ［１】查全性．电极过程动力学导论（第３版）【Ｍ】．北京：科学出版社， ２００２． ［２］孙晓慰．电吸附水处理技术及设备叽．工业水处理，２００２，２２（８）： ｌ一３． 收稿日期：２０１３—１卜Ｏ４ 作者简介：梅艺（１９７５一），男，大学本科学历。工程师，现从事给排水 技术管理工作。
电吸附除盐技术之电极材料研究进展
第２９卷第２期 ２０１０年４月 四 川 环 境 ＳＩＣＨＵＡＮ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ Ｖｏ１．２９，Ｎｏ．２ Ａｐｒｉｌ ２０１０
・综述・
电吸附除盐技术之电极材料研究进展
王鑫 ，包景岭 ，马建立
（１．天津工业大学环境与化学工程学院，天津３００１６０；２．天津市环境保护科学研究院，天津３００１９１）
摘要：随着经济的不断发展，我国面临着淡水资源严重短缺的局面。电吸附技术作为一种新兴的水处理技术，由于其 低能耗、操作简单、环保等优势越来越受到人们的关注。本文简单介绍了电吸附技术的原理以及目前应用于电吸附技 术的各种电极材料。 关键词：电吸附；电极材料；水处理 中图分类号：Ｘ７０３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－３６４４（２０１０）０２－０１１９－０３
Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ
ＷＡＮＧ Ｘｉｎ ，ＢＡＯ Ｊｉｎｇ—ｌｉｎｇ ’ ，ＭＡ Ｊｉａｎ—ｌｉ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１６０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｔｉａｎｊｉｎ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｔｉａｎｆｉｎ ３００１９１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｈｉｎａ ｉｓ ｆａｃｉｎｇ ｓｅｖｅＦｅ ｓｈｏｒｔａｇｅｓ ｏｆ ｆｒｅｓｈ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｓ ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｙ ｃｏｎｔｉｎｕｅｓ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ．Ｅｌｅｅｔｒｏｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａｎ ｅｍｅｒｇｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｏｎｃｅｍｅｄ ｂｙ ｍｏｒｅ：ａｎｄ ｍｏｒｅ ｐｅｏｐｌｅ ｂｅｃａｕｓｅ．ｏｆ ｉｔｓ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｅａｓｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏ－ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｕｓｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌ；ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
活性炭电极电吸附除盐的研究
２００８年１１月
第４期 吉林师范大学学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＪｉｌｉｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） №．４
Ｎｏｖ．２（）ｏ８
活性炭电极电吸附除盐的研究
段小月，常立民
（吉林师范大学环境工程学院，吉林四平１３６０００）
摘 要：用活性炭、酚醛树脂和乌洛托品制备了活性炭电极．并研究了吸附时间、电压、溶液初始浓度和体积对
电吸附除盐效果的影响．结果表明：随着吸附时间的增加除盐率也增加，吸附平衡时间为１２０ ｒａｉｎ；电压越高电吸
附效果越好；溶液初始浓度越大除盐率越低；处理溶液的体积越大除盐率也越低．
关键词：活性炭；电吸附；除盐
中图分类号：ｘ ７０３ 文献标识码：Ａ 文章编号－１６７４－３８７３．（２００８）０４－００６８－０２
水不但是人们生活中所必须的，而且在工业中
也起着重要的作用．随着科学技术的不断发展，纯水
在现代科学、工业，尤其是在电子、电力、生物医药行
业中的重要作用越来越明显…１．传统的纯水的制备
方法有蒸馏、离子交换、电渗析、反渗透等，但这些方
法都有局限性，蒸馏能耗较高 Ｊ，离子交换会产生二
次污染【３］３，电渗析和反渗透膜的处理投资大，维护繁
琐ｃ引．电吸附除盐又称电容去离子是近些年发展起
来的一种新型水处理方法，是在电场作用下通过在
电极和溶液之间形成一双电层，极性分子或离子被
储存在双电层中被去除，当电极饱和后可以通过加
上一反向电场使电极再生Ｌ５．６Ｊ．相对传统的除盐方
法，电吸附没有高能耗，也没有二次污染，是一种既
经济又有效的方法【 ］．本实验中制备了活性炭电
极，并研究了活性炭电极的性能及影响活性炭电极
电吸附的各种因素．
１试验部分
１．１试验试剂
粉末状活性炭（Ａ．Ｒ．），酚醛树脂，乌洛托品，
ＮａＣｌ（Ａ．Ｒ．）．
１．２试验操作与分析方法
活性炭预处理：实验前先将活性炭在去离子水
电吸附技术去除重金属三价铬离子的研究
电吸附技术去除重金属三价铬离子的研究
三价铬的电吸附去除研究表明：在溶液pH值较低时，Cr3+的电吸附受到H+的竞争吸附，Cr3+的电吸附合适的溶液pH值为7。Cr3+的物理吸附吸附过程符合二级动力学方程，Cr3+的电吸附过程符合一级动力学方程。电吸附相对物理吸附可以提高电极的吸附容量，Cr3+的物理吸附的饱和吸附量为3.07mg/g，1.2V时电吸附容量为7.58mg/g。Cr3+的电吸附循环性能良好，能够保持电吸附容量长期稳定。
标签：电吸附 炭电极 Cr3+
废水的铬有三价铬和六价铬。含铬废水主要在机器制造、冶金、金属加工、电镀、颜料、制革以及其他工业生产过程中排放的。铬对人和温血动物的危害主要体现为：致毒作用、刺激作用、累积作用、变态反应、致癌作用和致突变作用等。《污水综合排放标准》中规定总铬的排放浓度限值为1.5mg/L。含铬工业废水的处理方法有离子交换法、电解法、铁氧体法和活性炭吸附法等。
EST（Electro-Sorb Technology），中文谓电吸附技术，它是利用带电电极表面吸附水中离子及带电粒子的现象，使水中溶解盐类及其它带电物质在电极的表面富集浓缩而实现水的净化/淡化的一种新型水处理技术[1-3]。
电吸附原理见图1，原水从一端进入阴阳极组成的空间，从另一端流出。原水在阴、阳极之间流动时受到电场的作用，水中带电粒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。随着电极吸附带电粒子的增多，带电粒子在电极表面富集浓缩，最终实现与水的分离，使水中的溶解盐类及其它带电物质滞留在电极表面，获得净化/淡化的出水[4，5]。
电吸附除盐技术，目前主要用于常规的无机离子的去除，如Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、NO3-等，对于常规无机离子的去除取得了较好的效果，并逐渐在实践中应用[6，7]。重金属离子也是带电荷的污染物，因此也可采用电吸附技术进行去除，目前国内外采用电吸附去除重金属的研究较少。
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
时间：2011-08-02 来源：大禹水处理设备网 作者： 下载次数： 364
1.工程概况
某热电有限公司使用经过混凝沉淀、过滤、混床等系统工艺处理的河水作为锅炉水的补水，但经过一段时间的运行发现，靠全离子交换设备进行锅炉补给水处理，不仅酸碱耗量不断增加，大宗材料消耗严重超标的问题将日趋严峻，严重影响着本厂的经济效益。而且在对离子交换除盐设备进行再生时加入多少酸、碱，再生过程中就要排出多少其它盐类（如残余废酸碱、氯化钙、镁、氯化钠、碳酸钙、硫酸钙、碳酸镁等），由于这些大量地排放这些化学物质会给环境造成污染。 因此，对现有全离子交换除盐技术需进行重大技术革新。目前，除盐的方法主要有电吸附、反渗透、电渗析、离子交换等。反渗透、电渗析、离子交换这些方法对前道预处理要求普遍较高，且会增加投资和运行成本。电吸附水处理技术为近年来的一项新兴技术，技术上已比较成熟，其最大的特点就是对进水的水质要求较低，且运行中基本不消耗化学药剂，所以不需要增加过多预处理设施，运行维护也较方便。基于上述比较明显的技术及成本优势，该公司于2009年8月底采用电吸附中试设备对其经过混凝沉淀及过滤之后的出水进行除盐中试试验，并取得了非常满意的效果。
鉴于良好的中试效果，公司生产的电吸附除盐设备对其预处理（混凝沉淀、过滤等）之后的出水实施深度除盐项目工程。该项目设计处理能力：10000m3/d，分二期实施：一期5000
m3/d，二期5000 m3/d，现已完成一期。产水率大于等于75%，即产水大于等于3750 m3/d，即要求产水量为156.25 m3/h，一期实际使用模块34个。
2.工艺流程
工艺流程分为二个步骤：工作流程，反洗流程。
流程如图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。
载钛活性炭电极电吸附除盐性能的研究_常立民
第30卷第3期
2010年3月环境科学学报
ActaScientiaeCircumstantiaeVol.30，No.3
Mar.，2010
基金项目：吉林省科技发展规划项目（No.20090803），吉林省教育厅科技项目（No.20090198）
SupportedbytheScienceandTechnologyDevelopmentProjectofJilinProvince（No.20090803）andtheScienceandTechnologyProjectofJilin
EducationBureau（No.20090198）
作者简介：常立民（1966—），男，教授（博士），E-mail：aaaa2139@*通讯作者（责任作者）
Biography：CHANGLimin（1966—），male，professor（Ph.D.），E-mail：aaaa2139@*Correspondingauthor常立民，段小月，刘伟.2010.载钛活性炭电极电吸附除盐性能的研究［J］.环境科学学报，30（3）：530－535
ChangLM，DuanXY，LiuW.2010.ElectrosorptivedesalinationonTi-loadedactivatedcarbonelectrodes［J］.ActaScientiaeCircumstantiae，30（3）：
530－535
载钛活性炭电极电吸附除盐性能的研究
常立民*，段小月，刘伟
吉林师范大学环境工程学院，四平136000
收稿日期：2009-06-01修回日期：2009-10-07录用日期：2009-12-24
摘要：采用sol-gel法制备载钛活性炭（Ti-AC），并用此活性炭制取了Ti-AC电极，利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线荧光光谱（XRF）、X射线
衍射仪（XRD）和电化学工作站等对活性炭电极的表面形貌、元素组成、化合物形态以及电极的电化学性能进行分析，并考察载钛前后活性炭
电吸附工艺在矿井水处理中的应用研究
２０１２年第４期 煤炭工程
电吸附工艺在矿井水处理中的应用研究
李凤山，杨磊，马甜甜
（兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿，山东济宁２７２１６９）
摘要：采用电吸附工艺处理经“混凝一澄清”后的矿井水，并进行了工业试验研究。在
试验条件下，电吸附工艺能够有效去除矿井水中的无机盐、氯离子、碱度、硬度及部分有机物，
产水指标可以满足电厂循环冷却水要求。探讨了应用该工艺处理矿井水时需注意的能耗、浓水排
放、预处理等问题。
关键词：电吸附；矿井水处理；应用研究；硬度；碱度
中图分类号：Ｘ７０３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—０９５９（２０１２）０４－００６７－０３
矿井建设开发的过程中有大量的矿井水涌出，大多需
经提升、处理后排放至地表水系，而坑口电厂在生产中需
要大量的水资源，若将矿井水利用于电厂生产，不但具有
节能减排的重要意义，而且可以创造相应的经济效益。
据此笔者对经“混凝一澄清”处理后的矿井水质与电
厂循环冷却水指标进行了对比，其溶解性总固体、钙硬度、
总碱度等多项水质指标不符合再生水作为电厂循环冷却水 要求，见表１。
表１ 矿井水与电厂循环冷却水指标对比
采用电吸附除盐工艺处理矿井水能够有效去除矿井水
中的无机盐，具有投资少、能耗低、维护简便 的特点，
是一种相对经济有效的方法。
１ 电吸附除盐原理及工艺流程
１．１ 电吸附除盐原理
电吸附装置的核心是电吸附模块。电吸附除盐的基本
原理是对流经电吸附模块内的水通过电极施加电压，水中
离子在电场作用下向带有相反电荷的电极处移动，吸附在
多孔极板上，从而实现水的除盐处理。处理过程中，模块
产水电导率逐渐升高。当产水电导率无法满足处理要求时，
对电极进行短接放电，通人原水进行冲洗，至产水电导率
与原水相当时进行下一次处理。电吸附原理示意图如图１ 所示。
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图１电吸附原理示意图
１．２ 工艺流程
电吸附工艺流程图如图２所示。矿井水（进水）经过加
污水处理技术之8种电化学水处理方法
污水处理技术之8种电化学水处理方法
所属行业: 水处理 关键词：污水处理 水处理技术 电化学水处理
世间万物，都是有一利就有一弊。社会的进步和人们生活水平的提高，也不可避免地对环境产生污染。废水就是其中之一。随着石化、印染、造纸、农药、医药卫生、冶金、食品等行业的迅速发展，世界各国的废水排放总量急剧增加，且由于废水中含有较多的高浓度、高毒性、高盐度、高色度的成分，使其难以降解和处理，往往会造成非常严重的水环境污染。
为了处理每天大量排出的工业废水，人们也是蛮拼的。物、化、生齐用，力、声、光、电、磁结合。今天笔者为您总结用“电”来处理废水的电化学水处理技术 。
电化学水处理 技术，是指在电极或外加电场的作用下，在特定的电化学反应器内，通过一定的化学反应、电化学过程或物理过程，对废水中的污染物进行降解的过程。电化学系统设备相对简单，占地面积小，操作维护费用较低，能有效避免二次污染，而且反应可控程度高，便于实现工业自动化，被称为“环境友好”技术。
电化学水处理的发展历程
电化学水处理技术包括电絮凝-电气浮法、电渗析、电吸附、电芬顿、电催化高级氧化等技术，种类繁多，各自都有适用的对象和领域。所属行业: 水处理 关键词：污水处理 水处理技术 电化学水处理 01电絮凝-电气浮法 电絮凝法，实际上就是电气浮法，因为絮凝的过程也伴随着气浮的发生，因此可合称为“电絮凝-电气浮法”。
该法通过外电压作用下，产生的可溶性阳极产生阳离子体，阳离子能够对胶体污染物发生凝聚效应。同时，阴极在电压作用下的析出大量氢气，氢气在上浮的过程中能够将絮体上浮，电凝聚法就这样通过阳极的凝聚和阴极的絮体上浮实现污染物的分离和水的净化。
以金属为溶解性阳极(一般为铝或铁)，在电解时产生的Al3+或Fe3+离子生成电活性絮凝剂，来压缩胶体双电层使其脱稳，以及吸附架桥网捕作用来实现的：
电吸附技术对不同浓度氯离子处理效果的试验研究
第３８卷第９期 ２０１３年９月 环境科学与管理 ＥＮＶⅢ０ＮＭＥＮＴＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ Ｖ０１．３８ Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２０１３ 文章编号：１６７４—６１３９（２Ｏ１３）Ｏ９－００９９—０４ 电吸附技术对不同浓度氯离子 处理效果的试验研究 罗刚 ，周欢 ，朱华伟 ，屈升 （１．镇江市环境监测中心站，江苏镇江２１２０００；２．苏州市高新区苏新环境科研技术中心，江苏苏州２１５０００） 摘要：电吸附技术作为一种新型的水处理去除离子技术，具有除盐效率高、低能耗、抗污染能力强、无需酸碱 再生等特点。以双电层理论为基础的电吸附方法是近年来发展起来的一种新型的去除水中离子的方法，本研 究使用ＥＳＴＹ４００型电吸附设备。对不同进水浓度氯离子的处理效果进行研究。结果表明：溶液的浓度越高，吸 附量越大，去除率却有所下降，进水浓度并不是越高越好，而２００ ｍｓ／ｌ的进水浓度较为合适，在处理过高浓度的 水溶液时，应该采用工作出水回流的方式。 关键词：电吸附技术；进水浓度；氯离子；去除率 中图分类号：Ｘ７０３．１ 文献标志码：Ａ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｒｅｍｏｖｉｎｇ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｉｏｎｓ ｗｉｔｈ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｃ０ｎｃｅｎｔｒａｔｉ０ｎｓ Ｌｕｏ Ｇａｎｇ ，Ｚｈｏｕ Ｈｕａｎ ，Ｚｈｕ Ｈｕａｗｅｉ ，Ｑｕ Ｓｈｅｎｇ （１．Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｕｚｈｏｕ Ｈｉｇｈ—ｔｅｃｈ Ｚｏｎｅ Ｓｕｘｉｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｕｚｈｏｕ ２１５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｉｏｎ—ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ，ｆｅａｔｕｒｉｎｇ ｈｉｇｈ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ， ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓａｖｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａｃｉｄ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｏｕｂｌｅ ｌａｙｅｒ ｔｈｅｏｒｙ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ａｓ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｉｏｎ ｒｅｍｏｖａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｗａｔｅｒ．Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ａｄｏｐｔｓ ＥＳＴＦ４００ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｄｓｏｒｐ— ｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｉｎｆｌｕｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｉ．ｇｈｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ ｗｉｌｌ ｄｅｃｒｅａｓｅ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｉｎｆｌｕｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎ— ｔｒａｔｉｏｎ ｉｓ ２００ ｍｓ／１．Ｉｎｆｌｕｅｎｔ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｕｌｄ ａｄｏｐｔ ｒｅｇｕｒｇｉｔａｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｉｎｆｌｕｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ；ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｉｏｎ；ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ 中国目前是被联合国认定的世界上１３个最贫 水的国家之一，据有关专家调查，中国的沿海工业用 水占用了城市用水总量的８０％以上，极大地消耗了 本来就紧张的水资源。据统计，２０１０年全国污水回 收利用率仅占全国污水排放量的２％，“十二五”规 收稿日期：２ｏ１３一Ｏ８—２９ 作者简介：罗刚（１９８１一），男，工程师，硕士，长期从事污染源防治监 测、太湖流域水环境监测与治理研究、生态遥感监测与生 态修复技术的研究工作。 划中水利部初步确定到２０１５年全国污水处理回收 利用率达到１Ｏ％。因此，提高工业用水重复利用 率，减少取、排水量刻不容缓，同时采用创新性技术 手段处理废水使之达到回用标准对缓解中国缺水形 势也具有非常重要的意义…。虽然目前污水处理 技术得到了极大地发展，但是污水回用技术受污水 中含盐量的制约成为瓶颈，其主要原因在于许多污 水的含盐量较高 Ｊ，不能满足一些用户对水质的要 求，因而无法使用。所以，污水回用中的除盐技术是 ・９９・
宝钢冷轧废水处理工艺
1 背景
随着地球上淡水资源的日趋匮乏,水资源的合理利用已成当下亟待解决的一大难题,是国家经济可持续发展战略的重要一环,随着国家相关政策的陆续出台,对企业的生产成本及可持续发展的影响也越来越大;所以寻找一种合适的水处理除盐技术,并广泛应用于各行业的污水回用领域显得尤为重要;目前传统的除盐方法主要有反渗透、电渗析、离子交换等1;但这些方法对前道预处理要求普遍较高,尤其是钢铁等行业所产生的废水成分复杂,沿用这些传统的方法势必对设备的前期预处理提出很高的要求,且增加投资和运行成本;电吸附水处理技术作为一项新兴水处理技术,以其在工业废水回用领域独特的技术优势,近年来得到了广泛的关注;
上海某钢铁厂冷轧废水站改造项目对冷轧碱性含油废水水进行处理,前处理采用MBR工艺,并采用电吸附除盐系统对其出水进一步除盐,使电导率小于1500μS/cm,即达到该钢厂二类串接水标准才能满足生产回用的目的;经过一年多的连续运行,结果表明电吸附除盐设备运行稳定、维护方便、且运行中基本不消耗化学药剂,其产品水可以替代新鲜水源,能够实现废水的重新利用;
2 电吸附除盐技术基本原理及工艺流程
基本原理
电吸附electrosorption除盐的基本思想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,对电极的充放电进行控制,改变电极处的离子浓度,并使之不同于本体浓度,从而实现对水溶液的脱盐;使用一种多孔材料制成的惰性电极,不仅导电性能良好,而且具有很大的比表面积,置于静电场中时会在其与电解质溶液界面处产生很强的双电层2;双电层的厚度只有1～10nm,却能储存大量的电解质离子;一旦除去电场,被吸附在电极上的阴阳离子又会脱附出来,并扩散到本体溶液中,使溶液浓度升高,然后再用水把脱附出来的离子冲洗出去,通过这一过程实现电极材料的再生3;其工作原理如图1所示;
图1 电吸附原理图
工艺流程
工艺流程分为二个步骤：工作流程,反洗再生流程,如图2所示：
第五章电渗析与电除盐
第五章电渗析与电除盐
电渗析（Electrodialysis, ED）和电除盐（Electrodeionization,
EDI）都是利用电场力控制离子在溶液中的迁移，从而实现离子的分离和去除的技术。
电渗析是一种通过离子选择性膜将溶液分成阳离子和阴离子两部分的过程。当两个电极以适当电压连接时，溶液中的离子将受到电场力的作用而迁移。在电渗析过程中，溶液与膜之间的距离较近，离子在电场力的作用下能够有效迁移。通过选择性膜，阳离子和阴离子可以分别迁移到不同的腔体中，实现离子的分离。电渗析技术被广泛应用于海水淡化、废水处理、食品加工等领域。
与电渗析相比，电除盐是一种通过离子选择性膜和离子交换树脂结合使用的方法，实现无盐水的制备。在电除盐过程中，离子选择性膜起到了过滤离子的作用，而离子交换树脂则可以吸附溶液中的离子，从而实现去盐的目的。电除盐技术可以高效地去除水中的离子，特别适用于制备高纯度水和超纯水。
电渗析和电除盐都是在电场力的作用下，通过离子选择性膜使离子迁移的过程。它们的主要区别在于，电渗析是将溶液分成阳离子和阴离子两部分，实现离子的分离；而电除盐则是通过离子选择性膜和离子交换树脂结合使用，将溶液中的离子去除，制备无盐水。
电渗析和电除盐技术在水处理、海水淡化、食品加工等领域具有广泛的应用前景。随着环境污染和水资源短缺问题的日益突出，这两种技术将发挥更为重要的作用。然而，目前电渗析和电除盐技术的成本较高，还存在一些技术难题，如膜的寿命和稳定性等，需要进一步研究和改进。相信随着科学技术的不断发展，电渗析和电除盐技术将会在未来取得突破性的进展，并为解决水资源问题和环境保护做出更大贡献。