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（Capacitive Deionization/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。

1.电吸附技术原理
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。

图1 电吸附原理图

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。

2.电吸附模块

图2 各类电吸附模块

3.电吸附系统的组成及工作过程
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3所示。由于电吸附模块的水流阻力很小，所需压力一般小于0.2MPa，所以对泵的要求不高，普通的离心泵即可满足使用要求。前置过滤器主要用于去除泥沙、悬浮物等。一般情况下，电吸附模块对原水中余氯、有机物、高价离子没有特别限制，通常要求原水浊度小于5NTU，悬浮物含量低于5mg/L。电吸附装置采用模块化结构，可针对各特定的应用场合根据需要将模块作任意组合以实现处理目标，在需要大流量时可将模块并联，而在需要大的处理深度时可将模块串联。

图3 电吸附系统工作过程示意图

电吸附系统制水运行时，工作进出水阀门（YV1和YV3）开启，直流电源接通，电吸附模块开始工作，出口水的电导率随时间逐渐降低。随着运行时间的延长，电极表面的离子吸附趋于饱和，此时出水电导率将升高，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，再生排水的电导率瞬时高峰值可达原水电导率值的5～10倍，甚至更高。再生时间一般为运行时间的1/2～1/6。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。
4.电吸附系统的技术特点
（1）耐受性好
核心部件使用寿命长，保守估计>5年（实际工程连续运行已达6年以上），避免了因更换核心部件而带来的运行成本的提高。
（2）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，经过特殊工艺组合，可达到85%以上。对氟、氯、钙、镁离子去除率效果尤佳。
（3）无二次污染
EST系统不添加任何药剂，排放浓水所含成份均系来自于原水，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。
（4）对颗粒污染物低
由于电吸附脱盐装置采用通道式结构（通道宽度为毫米级），因此不易堵塞。对前处理要求相对较低，因此可降低投资及运行成本。同时，电吸附除盐设备具有很强的耐冲击性。
（5）抗结垢
当原水硬度较高，且碱度也较高时，极易结垢（CaCO3）。但电吸附技术主要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。
（6）抗油类污染
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。电吸附脱盐技术已成功应用于炼油废水回用（齐鲁石化工程），实践证明了此点。
（7）操作及维护简便
由于EST系统不采用膜类元件，因此对原水的要求不高。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。
（8）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。这与其它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。