人口膨脹和工業發展，使得我國面臨著淡水資源嚴重短缺的局面。缺水最嚴重的為東部沿海地區、西部苦咸水地區和內陸大中型城市。預計2030年我國人口達到高峰時，淡水資源緊缺的形勢將更加嚴峻。因此，研究開發利用非傳統水資源（海水、苦咸水、中水）實用技術，適度開發苦咸水已是當務之急。

苦咸水，是指堿度大于硬度的水，包含高濃度鹽堿成分，隨著地區不同，苦咸水還具有高氟、高砷、高鐵錳、低碘、低硒等特征。這種水口感極差，如果需飲用，就必須對不同含鹽量的苦咸水進行脫鹽淡化處理。此外，一些工業廢水和海水中，也具有高鹽度的性質，開發產水率高、能耗較低、操作簡單的環保型除鹽技術勢在必行。電吸附技術具備以上優點且有良好的除鹽性能，并且可以應用在飲用水凈化、海水、苦咸水淡化、工業廢水處理等多個領域。

電吸附：陰陽離子鹽水內，拆散一對是一對

電吸附技術(Electrosorb Technology，EST)，又稱電容性除鹽技術，是20世紀90年代末興起的一項新型水處理技術，它是基于電化學中的雙電層理論，利用帶電電極表面的電化學特性來實現水中離子的分離，進而去除的目的。

水處理中，水中的鹽大多是以陰陽離子（或稱正負離子）的形式存在。所謂“電化學中的雙電層理論”，就相當于在水中安裝一個平板電容，通過施加外加電壓形成靜電場，兩個電極板分別帶正負電荷，強制離子向帶有相反電荷的電極板上移動，陰離子向正極板移動并聚集，陽離子向負極板移動并聚集，這樣使水體本身鹽度降低，實現了除鹽的效果。

電吸附的電極板，拆散水中離子對，目的是讓人類獲得更純凈的水。小編給電極板點個贊：電場除鹽水更凈，你的良心不會痛。

電吸附工作原理

原水從一端進入由兩電極板相隔而成的空間，從另一端流出。原水在陰、陽極之間流動時受電場的作用，水中離子分別向帶相反電荷的電極遷移，被該電極吸附并儲存在雙電層內。隨著電極吸附離子的增多，離子在電極表面富集濃縮，最終實現鹽分與水的分離，獲得淡化的水。

你會有個疑問：當兩個電極吸附的陰陽離子太多，達到飽和了，怎么辦？此時，電吸附技術容易再生和循環使用的優點就體現出來了。當電極飽和后可以通過施加反向電場使電極再生。陰陽離子在電場的作用下分別移動并儲存在相反電極表面直至電極板達到飽和時，只需將直流電源去掉，并將正負電極短接，由于直流電場的消失，儲存在雙電層中的離子又重新回到水中，隨水流排出，電極也由此得到再生。

電吸附電極再生過程

電吸附技術研究發展的三個階段

1960-1980年

電吸附技術原理的研究和闡述

從俄克拉荷馬大學研究去除略帶堿性的水中鹽分開始。Y．Oren等研究了電吸附和電解吸附技術的基礎理論、參數的影響和對多種候選電極材料的評價。

20世紀90年代

電極材料選擇及電極結構設計的核心技術突破

加利福尼亞州的勞倫斯利佛莫爾國家實驗室、Mark Andelman等進行了除鹽試驗的中試工作，取得了較好的試驗效果。 電吸附技術在國內的研究起步比較晚。陳福明、尹廣軍等1999年報道了用多孔大面積電極去除水中離子的方法，并對電吸附進行了一系列的理論和實驗研究。

21世紀以來

電吸附技術模型處理和系統化應用

Sang Hoon等建立了電吸附模型，研究了電吸附模塊的吸附潛能，并對模塊的設計參數和運行中的操作條件進行了研究。Wegemoned等建立了一套實驗室模型。用該模型處理TDS（溶解性固體總量，TDS值越高，表示水中含有的溶解物越多）為1000mg／L的工業循環冷卻水，出水TDS達到10mg／L。國內，孫曉慰等在EST的系統控制和集成等方面取得了突破性進展，研制成功以EST模塊為核心組裝而成的大型工業化電吸附裝置，達到了國際領先水平，并在飲用水深度處理及工業用水處理方面實施了工程化、系統化應用。

厲害了，Word EST！

電吸附技術優勢

工藝簡練，結垢較少。

節能環保，降低能耗。

無需藥劑，排放達標。

運行穩定，污染很小。

自動控制，環境友好。

進水寬松，設備可靠。

操作簡便，得水率高。

應用廣泛，適應性好。

工藝簡練。電吸附技術不采用膜類元件，只采用特殊的惰性材料為電極，因此對原水預處理要求不高，即使預處理上出一些問題也不會對系統造成損壞。電吸附除鹽裝置采用通道式結構（通道寬度為毫米級），因此不易堵塞，對顆粒狀污染物要求較低；電場力的作用將陰、陽離子分別吸附到不同的電極表面形成雙電層，這會使同一極面上的難溶鹽離子濃度積相對低得多，可有效防止難溶鹽結垢現象的發生，不會產生垢體。

能耗低。進行水的除鹽處理時，能量消耗主要在使離子發生遷移，而在電極上并沒有明顯的化學反應發生。與蒸餾法、反滲透法等除鹽技術相比，電吸附是將離子提取分離出來，而不是降水分子分離出來，無需高溫或高壓，因此所耗的能量相對較低。另外，電吸附裝置工作時，所施加的電能儲存在雙電層電容上，如有必要，就可以將所存儲的電能在電極再生時回收一部分。也就是說，將吸附飽和的模塊上儲存的電能再加到另一再生好的模塊上，這樣可以大大地節約能源。

環境友好。電吸附的工作和再生過程，無需任何化學藥劑。與離子交換技術相比，減少了在濃酸、濃堿的運輸、貯存和操作上的麻煩，而且不向外界排放酸堿中和液；與反滲透相比，無需加入還原劑、分散劑、阻垢劑等。所排放的濃水系來自于原水，系統本身不產生新的排放物，排放不超標，回收經濟性好，從而避免了二次污染問題。

電吸附的工作系統采用計算機控制，自動化程度高，運行穩定；由于采用碳類電極材料，從理論上講電吸附模塊可以長期服役，預期壽命至少在10年以上。用于再生的沖洗水可重復使用，一般情況下得水率可以達到75%以上；如采用適當的工藝組合，甚至可達90%以上。

進水寬松。電吸附對原水進水指標要求不高，鐵、錳、氯等離子、pH值、溫度和有機物等對整個系統幾乎沒有影響，所以除鹽技術適應性強。在停機期間也無需對核心部件作特別保養，維護方便，操作程序簡單。得水率高，正是其良好的適應性，才造就了其廣泛的實用性，電吸附技術可以：

1、生活飲用水深度凈化處理——去除過量的無機鹽類，如鈣、鎂、氟、砷、鈉、硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物等，甚至使一些因無機鹽類超標的水源得以有效利用；

2、市政或工業污水回用處理——對于COD及含鹽量較高的工業廢水，傳統的水處理技術因COD高而影響鹽分的去除，電吸附技術抗污染性能較強，表現出一定的去除COD的能力，故可以不受其影響，除去污水中的高鹽分；

3、工業用水除鹽處理——紡織印染、輕工造紙、電力化工、冶金等行業都需要大量的除鹽水或純水作為工藝用水）；

4、循環冷卻水系統的補水預處理——降低補水含鹽量，可以改善水質，以利進一步提高循環水的濃縮倍數，減少補水量和排污水量；

5、循環冷卻水系統的排污水再生回用——經過除鹽處理的排污水回用于循環冷卻水系統替代新鮮補水，可以減少新水消耗和污水排放量，進一步提高循環水的循環利用率；

6、苦咸水淡化等領域，苦咸水淡化乃至海水淡化將是EST技術的下一個更加誘人的應用領域。

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電吸附的電極材料

電吸附處理效果的好壞主要取決于電極的吸附性能。電極作為電吸附裝置最重要的組成部分，是電吸附技術的關鍵。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劣。性能優異的吸附電極具有導電性好、穩定性高、比表面積大、孔容適宜、吸附容量大、選擇性高等特點。對電極的要求也就決定了制備電極的原材料應該具備如下特點：

1、 化學和電化學穩定性好的惰性材料；

2、 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；

3、 導電性能好；

4、 適宜的孔徑�？讖教幱诮榭追秶�（IUPAC將孔徑在2-50 nm的定義為介孔）時，吸附效果最好；

5、 大的孔容�？兹荩▎挝毁|量多孔材料所具有的細孔總容積）大則吸附和儲存離子的空間越大，吸附效果越好。

6、 來源廣、環境友好且易于成型。

基于以上要求，近年來電吸附電極以惰性的碳材料為原料：

1、 活性炭纖維——活性炭基礎上改進的碳材料。具有表面積大，微孔豐富且分布窄，容易與吸附質接觸等特點，吸附、脫附速度快效率高，擴散阻力小，傳質阻力小，導電性好，被用于電極材料；

2、 石墨及石墨烯——石墨電極作為最早的電極材料曾一度引起許多研究者的興趣，它有著良好的機械性能及可塑性。但其本身沒有很顯著的吸附能力。隨著新型碳材料的出現，逐漸被取代。石墨烯是近些年來應用領域廣闊的碳材料，具有結構穩定、強度高、電子傳遞速度快等優點，類似石墨表面，石墨烯可以吸附各種原子和分子。石墨烯用于電極材料，導電性能好、電吸附速率快外，具有良好的循環使用性能，這些特點結合在一起使石墨烯電極成為近年來研究的焦點；

3、 炭氣凝膠——輕質、多孔的納米級非晶碳材料，其比表面積大、導電性好、機械性能優異，用于電極，具有低電阻、納米級孔洞、高電容等特點，因為孔洞相連，容易控制孔徑和密度，是理想的電極材料；

4、 碳納米材料——包括三種類型：碳納米纖維、碳納米管、碳納米球，分別為針狀、管狀或球狀碳材料，具有良好的導電性，獨特的孔隙結構和高比表面積利用率，使得碳納米管表面可以形成豐富的官能團，具有較好的吸附特性。

石墨烯和碳納米材料電極具有良好的循環使用性能和高吸附容量，是目前最具應用前景的電吸附電極。

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電吸附是一種高效無污染的除鹽技術，已經逐漸成為水處理除鹽領域的研究熱點。目前，對于電吸附過程中離子傳質和吸附機理進一步深入了解，人們更注重探索更大吸附容量、更快吸附速率和更經濟的電極材料，改進電吸附的設備可靠性和穩定性，加強電能回收方面的研究。隨著電吸附技術的不斷成熟，必將得到更大規模的產業化應用。

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來源：工業水處理