电吸附论文材料

1、电吸附论文材料 电吸附论文材料精选三篇 一种电吸附除盐电极模块的设计 电源电压应低于1.6v，在1.3-1.6v之间可调，电压太高会造成水的电解，会出现气泡，应该绝对避免，电源正负极可自动对换，电极可自动短接。 电极设计以增加水通过时间为目的。 生产时间360分钟，预排和再生时间共100分钟，为了连续生产，应该有两套相同的设备交替作业。大流量对水质有影响，应该尽量采用小流量长流程，但过度的长流程没有必要，也不会对水质有好的影响。 出水电导率升高超过设定上限时，应停止这路设备的作业，转换到另一路设备进行作业，同时将该路设备电极短接，用原水将其冲洗排除浓水，然后根据出入口电导率停止反冲作业，并将电

2、极极性互换。 电吸附技术电极的制备 吸附剂材料的选择和电极的制备成型过程是 电吸附技术实际应用的关键。为了能吸附大量带 电粒子，吸附剂必须拥有足够大的比表面积，因此 采用的吸附剂往往是多孔碳材料，如活性炭、活性 碳纤维、碳气凝胶、碳纳米管等。 活性炭是水处理中应用最为广泛的吸附剂，有 活性炭粉末和活性炭颗粒两种产品形态，具有生产 简单、成本低等优点。Zou等将活性炭颗粒用环氧胶黏在一起，只露出颗粒的一面，作为工作电极。 实验中用KOH溶液和TiO2纳米粒子对活性炭颗粒做了改性处理，结果都提高了吸附容量。Zou 等还用有序中孔活性炭做电极，研究表明：有序中孔活性炭和普通活性炭的比电容分别为133

3、 Fg 和107 Fg；在1.2 V电压条件下，对质量浓度为 20 mgL的NaCI溶液的吸附容量分别为 11.6 molg和4.3 molg。 Park等将活性炭粉末与聚四氟乙烯、碳黑以不同比例混合，用去离子水和无水乙醇作溶剂，将混合物搅拌l h使其均匀，然后滚压数次成为片状， 加压放置后制成电极。当活性炭粉末与聚四氟乙烯、碳黑的质量比为84：4：12时，通过循环伏安测试得到的电容和电吸附除盐率最高，均为市售碳布的2倍。 为溶剂，85恒温水浴下老化57 d，并经过超 临界石油醚干燥、碳化等步骤制得碳气凝胶。将制 得的碳气凝胶切割成不同厚度的薄片，用导电胶将 切片黏于石墨纸上，即得碳气凝胶电极

4、。他用此电 极研究了电压、NaCl浓度和电极厚度对电吸附的 影响。 活性碳纤维有高比表面积和较大的吸附容量， 并且活性碳纤维制品种类众多，有毛毡（无纺布）、 纸片、蜂窝状物、织物、杂乱的短纤维和纤维束等形 状，因为可以直接剪成合适的尺寸做电极片，使得 活性碳纤维作为电吸附电极更简单方便，易于实现。 Han等用传统的三电极体系研究活性碳纤 维电极的电吸附（活性碳纤维为中国鞍山活性碳纤 维厂生产）。实验先将活性碳纤维用质量分数为 5的HCl煮，经去离子水清洗后再用质量分数为 5的NaOH煮，最后用去离子水煮。将处理后的 （2505）mg的活性碳纤维片连接一铂丝作为工 作电极，对rr一甲酚的电吸附行

5、为进行研究，实验结 果表明，电化学极化能有效提高吸附容量。 Ahn等和Oh等用活性碳纤维布（活性碳布）做电极处理NaCl溶液（活性碳布为日本Kuraray 公司生产）。实验中用1 molL的KOH和HN03 溶液对活性碳布进行改J陛，在15 V的电压下处理电 导率为2 000s/cm和6 000s/cm的NaCI溶液。 Allia等研究了用活性碳布做电极吸附水溶 液中除草剂噻草平（活性碳布由法国ACTITEX提供）。用去离子水冲洗和过硫酸铵氧化进行前处理 后，剪成合适尺寸，贴在金片上即为工作电极。实 验结果表明，碳布的阳极极化明显提高了对噻草平的吸附率。 Ryoo等用Ti02溶胶对活性碳布进行

6、改性 研究（活性碳布为日本Kuraray公司生产）。将活性 碳布裁成5 cm5 cm，使活性碳布在搅拌状态下与 含TiO：溶胶的醇盐反应24 h，再用无水乙醇洗掉未 反应的醇盐，烘干后压在同样大小的钛网上作为电极。实验结果表明，活性碳布改性后物理吸附明显 降低而电吸附明显提高。 碳纳米管具有特殊的中空结构、大的比表面积、低电阻率和很高的稳定性，广泛应用于电池材 料、储氢材料、平面显示器材料、化学传感器材料和 超大容量电容器材料等领域。 Ozoemena等研究了固定在热解石墨片上的 单壁纳米管电极对四氨基酞菁钻的优先电吸附。 实验将单壁纳米管长度变短，酸洗纯化后将石墨板 制成一容器形状，将单壁纳

7、米管固定在石墨上，用一铜丝相连作为工作电极。研究发现，四氨基酞菁 钴与单壁纳米管侧壁的强-堆叠作用是优先吸附 过程的主要原因。 Zhang等和Dai等制备了直径为4060 nm的高质量、大长径比的多壁碳纳米管。将经 硝酸前处理的碳纳米管用球磨机粉碎，以酚醛树脂 为胶黏剂、乌洛脱品为固化剂，通过热压法制成电 极，然后在850的吸附效 果提高很多。Wang等也制备了直径为30 nm、 长度为几微米的碳纳米管，并用HNO，浸泡以去除 催化剂Ni粒子，再和聚四氟乙烯按质量比95：5混 合，制成电极，将电极压在0.8 mm厚的Ti网做工作电极，在不同电电压下 对不同初始浓度的NaCI溶液进行了吸附研究。

8、 Yang等制备了比表面积为9001 700 m2g、 密度为005 gcm3的碳气凝胶。再将硅胶按不同 比例加入到碳气凝胶中，通过黏贴滚压法即可制成 电极。该方法可简化生产程序，提高润湿性、机械 强度和电吸附效率。实验结果表明，加入50硅胶 的复合电极电容去离子过程表现出良好性能。 Zhang等和Dai等用活性炭和碳纳米管制备了复合电极片。研究结果表明，含质量分数为 10碳纳米管的复合电极的除盐性能最好，并且很 容易高效再生。 Gao等用碳纳米管和纳米纤维制备了复合 薄膜电极（TsFs）。实验中用直流式磁控电 镀法在03 厚的石墨基底上沉积一薄层Ni催 化剂，再用低压低温热化学气相沉积法制备

9、Ts-Fs薄膜电极。该电极用05 molL的HCI浸泡 去除催化剂Ni之后，用于研究不同阳离子的优先吸附特性。 电吸附技术，是一种新型的技术，其核心是利用带电电极吸附异性带点离子的谁处理技术。 其设备的设计依据实验。 目前此技术的不足之处，有以下几点。 1、系统除盐率不够高，一般为60%-75%，同时出除效率，一般来言对氯离子的去除率是最高的。且，脱盐率受硬度的影响比较明显。对高硬度的水处理效率降低。 2、再生时间长，浓水排放量大。一般来言，系统再生时间为36-42min,后续过程影响比较严重。 3、内部电极板与水接触不容易实现均匀。 电吸附除盐技术：Electrosorb Technolog

10、y，简写为：EST技术。 电吸附除盐的基本原理是利用原水在阴阳电极之间流动，通电时水中离子将分别向带相反电荷的电极迁移并被该电极吸附在电极表面所形成的双电层。随着离子或带电粒子在电极表面富集浓缩，使通道水中的溶解盐类、胶体颗粒及其他带电物质的浓度大大降低，从而实现了水的除盐、去硬度及净化。再生时短接电极，被吸附的离子又从电极表面释放，电极得到再生。 除盐率大概为70%，产水率75%，去除硬度65%，COD去除40%左右，硫酸根70%，氯离子70%。 性能上与RO存在差异，但是这种技术的前处理要求低，操作便利，常压运行，关键是投资和运行成本较低。对于对硬度和盐度要求不高的用户是比较好的，起码前处

11、理就可以省不少钱。但是在出水水质方面肯定不如RO。 电吸附除盐，也只能用作除盐领域的预处理，其核心是电极材料，很多国家和公司都在研究，但是工程应用基本没有，因为材料价格太高，一般客户根本无法接受，当然也有此技术本身的局限性的原因。要想此技术真正应用到工程上，恐怕还得一段路要走. 针对各特定的应用场合可根据需要将模块作任意组合以实现处理目标，当需要处理水量大时，或需要连续供水时，则必须采用两个或以上的工作模块并联运行工作方式，一个模块在再生，另外的模块在工作，这种模块化并联运行设计组成的设备就可以不间断地供水和成倍的增加处理量。运行试验表明EST模块并联运行时处理水量可成倍地增加，单位出水的耗电

12、量保持不变。 而当处理水中含盐量杂质较多，而要求出水的纯净程度又较高时，单级EST模块处理往往难以保证其可靠性和经济性，如处理海水、地下苦咸水获取高纯水，此时就必须采用多级EST模块串联运行的方式。试验表明上ST模块串联运行处理水单级单位耗电量几乎不变，而处理深度将会随串联节数递增。 1、电吸附水处理的原理 电吸附技术EST(Electro-Sorption Technology)，也可称电容去离子技术CDI(Capacitive Deionization)。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

13、术。 电吸附水处理的原理 EST技术是利用带电电极表面吸附水中离子或带电粒子的现象，使水中溶解的盐类及其它带电物质在电极表面富集浓缩而实现水的净化或淡化。图 1为电吸附水处理的原理示意图。原水从一端进入 由阴、阳电极形成的通道，最终从另一端流出。原水在阴、阳电极之间流动时受到电场作用，水中离子或 带电粒子将分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附，储存在电极表面所形成的双电层中。随着离 子/带电粒子在电极表面富集浓缩，使通道水中的 溶解盐类、胶体颗粒及其它带电物质的浓度大大降低，从而实现了水的除盐及净化。 2、电吸附水处理技术（EST）的特性 运行能耗低，水利用率高 EST技术的能耗很低，其主

14、要的能量消耗在于使离子发生迁移，而在电极上并没有明显的化学反应发生，如有必要还可以将所用的能量回收一部分过来，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”供电方 式。这与其它除盐技术相比可以大大地节约能源。一个实验模块以50t/h流量、85%除盐率处理TDS为1000/L 的原水时，能耗仅约为60W。其根本 原因在EST技术净化/淡化水的原理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。 水利用率高 EST 技术可以大大提高水的利用率，一般情况 下水的利用率可以达到75%以上；如采用适当的工艺组合，甚至可达90%以上。 无二次污染

15、EST 技术不需任何化学药剂来进行水的处理， 从而避免了二次污染问题。EST 系统所排放的浓水 系于原水，系统本身不产生新的排放物。与离子交换技术相比，省去了浓酸、浓碱的运输、贮存、操作上的麻烦，而且不向外界排放酸碱中和液。 操作及维护简便 由于EST 系统不采用膜类元件，因此对原水预处理的要求不高，而且即使在预处理上出一些问题 也不会对系统造成不可修复的损坏。铁、锰、余氯、有机物、钙、镁、FG 值等对系统几乎没有什么影响。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 _的技术要求较低。从理论上讲，EST 模块可以长期服役，预期寿命至少在20a以上。 3、电吸附

16、技术EST适用条件及范围 对现阶段经过试验和实际应用的数据统计分析，EST对所处理的进水要求电导率500S/、COD100/L、浊度5NTU、SS5/L、油3/L，处理后电导率可减少60%80%、浊度2NTU、SS2/L、油2/L。处理效果与综合的水质影响因素、EST设备工艺的组合有关。 按照进水的水质、和工艺用途不同，EST可用于： (1)循环冷却水系统的补水预处理。通过电吸附法降低补水含盐量，可以改善水质，以利进一步提高循环水的浓缩倍数，减少补水量和排污水量。 (2)循环冷却水系统的排污水再生会用。经过除盐处理的排污水回用于循环冷却水系统替代新鲜补水，可以减少新水消耗和污水排放量，进一步提

17、高循 环水的循环利用率。 (3)市政、工业污水处理。对于COD及含盐量较高的工业废水，传统的水处理技术因COD高而影响 盐分的去除，电吸附能除去废水中的高盐分，使生化法可行，二级生化处理后的污水经电吸附除盐，可作为循环水系统的补水或生产工艺用水回用。 (4)与高效反渗透技术(HERO)配套。用于反渗透进水的预处理，降低其硬度、TOC等，可稳定反渗透系统运行、提高出水水质和产水率、降低运行维护成本、延长膜的使用寿命。 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

18、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。 Electro-sorption technology in the application of wastewater treatment Abstract：Electro-sorption technology is a kind of desalination process by using electric potential d

19、ifference 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 makeup water of circulating coolin

20、g water system.In contrast with other techniques，it is pointed out that，as an effective desalting technology in waste water treatment，EST has great superiorityMeanwhile，the operation of the process is relatively simple, short connected electrodes and washing using the raw water are required to achie

21、ve 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 我国作为一个水资源短缺的国家，面临着严

22、峻的水资源不足的问题。近年由于经济的快速发展和人口的急剧膨胀，更是加大了对工业及生活所需淡水资源的需求压力。水资源在一定程度上已经成为制约国家发展的资源因素，面对这一严峻的状况，强化污水处理，充分利用再生水资源是解决问题的有效办法之一。据统计，工业循环冷却水用量平均占工业用水总量的80，冷却用水取水量占工业取水总量的30一40。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首选目标。当前我国大多数企业循环水的浓缩倍数为23。且一些直流式用水系统依然存在；而国外先进水平常常在58。但是循环水经高倍浓缩后，会产生一系列物理、化学变化，水中各种离子浓度增加，导致成垢因素和腐

23、蚀因素加剧，对系统的稳定运行造成隐患。其中，水的含盐量是制约了浓缩倍数的提高关键因素。 水中的许多污染物一般可以通过传统的混凝、沉淀、过滤、吸附等方法去除，但是对于溶解在水中的盐离子则需要其他手段进行分离。常见的除盐方法有蒸馏、反渗透、电渗析、离子交换等4。这些方法普遍存在着能耗高、产水量低或对环境产生二次污染等缺点。电吸附技术(Electro-Sorption Technology,简记为EST)，又称电容性除盐技术(Capacitive Desalination Technology)，是20世纪90年代末开始兴起的一项新型水处理技术，污水经常规二次处理后再通过电吸附单元进行除盐处理，出水

24、全面满足再生水要求，可直接作为循环冷却水等工业用水，真正实现污废水高端再生回用。该技术是利用带电电极表面的电化学特性来实现水中离子的去除、有机物的分解等的。由于该技术采用了全新的水处理概念，不仅具有良好的除盐性能，还有产水率高、能耗较低、操作简单的等诸多优点，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，具有良好的应用和发展前景，是一项21世纪重要的水处理技术，受到越来越多人们的重视。 电吸附技术的研究发展可以划分为三个阶段 (1)1960-1980年对电吸附技术原理的研究和阐述。从俄克拉荷马大学研究去除略带碱性的水中盐分开始。YOren等研究了电吸附和电解吸附技术的基础

25、理论、参数的影响和对多种候选电极材料的评价。 (2)1990-1999年突破了电极材料选择及电极结构设计的核心技术。加利福尼亚州的劳伦斯利佛莫尔国家实验室、Mark Andelman等进行了除盐试验的中试工作，取得了较好的试验效果。 (3)21世纪以来，Sang Hoon等建立了电吸附模型，研究了电吸附模块的吸附潜能，并对模块的设计参数和运行中的操作条件进行了研究。Wegemoned等建立了一套实验室模型。用该模型处理TDS为1000mgL的工业循环冷却水,出水TDS达到10mgL。国内，孙晓慰等在EST的系统控制和集成等方面取得了突破性进展，研制成功以EST模块为核心组装而成的大型工业化电吸

26、附装置，达到了国际领先水平，并在饮用水深度处理及工业用水处理方面实施了工程化、系统化应用。 电吸附原理见图1，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、胶体颗粒及其带电物质滞留在电极表面，获得净化/淡化的出水 电吸附系统由电吸附模块、水池、水泵、前置过滤器、后置过滤器、管阀系统、电源系统、检测仪表及电气控制系统等组成，如图2所示。电吸附系统制水运行时，工作进出水阀门(YV1和YV3

27、)开启，直流电源接通，电吸附模块开始工作，出口水的盐离子浓度随时间逐渐降低。随着运行时间的延长，电极表面的离子吸附趋于饱和，此时出水口盐离子浓度将升高，模块需进行再生。再生时，电吸附模块阴阳两极短接，工作进出水阀门(YV1和YV3)关闭，排污进出水阀门(YV4和YV5)开启，工作过程中富集在电极表面的离子从电极表面解吸下来，随水流经过排污阀冲走，当再生排水电导与原水电导相当时，则可认为再生结束，系统进入第二个运行周期10。 (1)印染废水除盐回用处理系统。 (2)电厂循环冷却排污水除盐回用处理系统 (3)钢铁综合废水除盐回用处理系统 (4)市政废水深度提质处理系统 (5)化工废水除盐回用处理系

28、统 (6)石化炼油废水除盐回用处理系统 (7)造纸废水除盐回用处理系统。 目前世界许多国家都在开展电吸附技术实际应用方面的研究，但由于在关键技术上未能取得实质性突破，迄今仍大多停留在实验室阶段，一直未能实现产业化应用。近年来，随着对电吸附除盐技术的性质与功能的研究的进一步深入，电吸附除盐技术在污水回用处理领域的应用正逐渐展开 国外的研究工作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

29、，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 国内的电吸附技术研究起步比较晚，近年来，随着对电吸附技术性质与功能的研究的深入，电吸附除盐技术在污（废）水回用处理领域的应用正逐渐展开，现在已走在世界前列。 电吸附技术处理首钢污水厂二级出水等。 电吸附技术简介 电吸附除盐技术(Electrosorb Technology)，又称电容性除盐技术(CapacitiveDeionization/Desalination Technology)，是20世纪90年代末开始兴起的一项新型水处理技术。其基本原理是基于电化学中的双电层理论，利用带电电极表面的电化学特性来实现水中离子的去除、有机物的分解

30、等目的。由于该技术采用了全新的水处理概念，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，具有良好的应用和发展前景，是一项21世纪重要的水处理技术。 电吸附原理见图1，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、胶体颗粒及其带电物质滞留在电极表面，获得净化/淡化的出水。 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

31、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。 当电极表面电位达到一定值时，双电层离子浓度可达溶液体相浓度的成百上千倍，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。 电吸附装置的核心是电吸附模块。电吸附模块通常由电极、集电极、隔离体、固定端板、紧固件及电引线和配套管路管件等组成。多对电极、集电极和隔离体通过固定端板、紧固件固定组成电吸附处理单元，又称电吸附模块。 电吸附系统由电吸附模块、水池、水泵、前置过滤器、后置过滤器、管阀系统、电源系统、检测