电吸附除盐技术及应用

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1、电吸附除盐技术及应用许国清（长岭分公司信息技术管理中心邮编:414012）【摘要】电吸附除盐技术是20世纪90年代末开始兴起的一项新世水处理技术,应用于炼油污水深度处理,能冇效提高炼汕金-业的水资源利用率。文章对屯吸附除盐技术的原理、吸附电极的发展、电吸附系统的组成及工作过程和工业化应用进行了介绍。【关键词】电吸附炼油污水除盐应用1引言炼油污水由各炼油装置及储运系统产牛•的污水汇集而成，是一种集悬浮油、乳化油、溶解性有机物及盐于一体的多相体系。主耍污染物包折石油类、COD（化学耗氧量）、BOD（生物耗氧量）、硫化物、挥发酚、悬

2、浮物以及氨氮等。悬浮物及盐出自电脱盐工艺，汕及溶解于污水屮的硫化物、酚、氛化物等与原汕加工工艺有关卩~铁炼汕污水处理技术按处理程度分为一级处理、二级处理和三级处理。一级处理所用的方法包括重力沉降法、浮选法等。二级处理方法主要是凝聚法、生化法等。三级处理方法有吸附法、膜分离法等。炼油厂污水一般经二级处理可达到排放标准，国内采用三级处理的企业极少，而国外很多炼汕厂污水一般都采用三级或深度处理工艺〔卜铁在工业化污水处理过程中，由于反渗透对进水有机物、悬浮物、铁离子浓度严格要求,而外排污水水质的不稳定是导这些装置不能投人止常运行的主要

3、原因。反渗浓水侧有机物无法透过反渗透膜，致使浓水冇物无法达到排放标准，这是反渗透的一个授大缺点〔I】。自2001年以来，中国石化建成的7套膜处理装置中只有1套能够投人正常运行⑸。电吸附除盐技术（ElectrosorbTechnology,简写EST）,乂称电容性除盐技术（CapacitiveDcionization/DcsalinationTechnology）,是20世纪90年代末开始兴起的一项新型水处理技术。其基木原理是基于电化学屮的双电层理论，利用带电电极表面的电化学特性来实现水屮离子的去除、有机物的分解等目的。山于该技

4、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。2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Z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了的增多，带电粒了在电极表而富集浓缩,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农而，获得净化/淡化的出水。电极材輯（正极）图1电吸附原

5、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來实现的，故而能快速充放电，而J1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。当电极表而电位达到一定值时，双电层离了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屮，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乂重新回到通道中，随水流排出，电极也由此得到再牛⑹。3电吸附电极[7]电吸附技术除盐，电极是关键。按照材料的不同，国内外

6、主要研究包括以石黑、活性炭、活性炭纤维和炭气凝胶等材料做电极的电吸附技术。3.1石墨电极石墨作为一种经典的电极材料，尽管英本身并没有显著的吸附能力,但可用作电吸附剂。石墨电极作为最早的电极材料曾一度引起许多研究者的兴趣，它有着良好的机械性能及可加工性，在电吸附初级阶段得到了一定的发展。但随着新型炭材料的出现，石墨电极逐渐被取代。3.2活性炭电极3.2.1颗粒活性炭(GAC)GAC己经成为一种重耍的吸附剂应用于理论研究和生产实际。活性炭是微晶碳的变型,晶体表而的碳原了与体相碳原了处于不同的电了能级状态。与石墨和比，活性炭具有更人

7、的比表而积和吸附容量，而且，它的人规模先产使得其成为一种方便易得、相对廉价的吸附剂材料。尽管研究表明活性炭貝•有良好的去除重金属离子的效果，但是由丁•活性炭电极本身高电阻和传质阻力的缺点限制了它在实际中的应用，因此授近的研究集中于新型的炭电极材料如活性炭纤维和炭气凝胶。3.2.2活性炭纤维材料(ACF)用ACF做电吸附剂的研究是近儿年兴起的。与GAC相比，ACF具冇更大的比表面积和吸附容量，吸附质在ACF内的扩散阻力更小，ACF比GAC具有更大的外表面积，便更多的微孔可以直接与吸附质接触，吸附质也可以直接在暴露于纤维表血的三次

8、孔上进行吸附和脱附，更有效地利川微孔，迅速达到吸附平衡。活性炭纤维具有比颗粒活性炭更高的比表而积，更好的吸附性能，更好的导电性，并且更易于被加工成为各种形状，如炭彳IJ、炭毡等。3.3炭气凝胶电极炭气凝胶(Carbonaerogels)^-种新型的多孔炭材料，在过去10年中得