电吸附除盐技术进展及其应用_李定龙

第24卷第4期2008年7月水资源保护WATERRESOURCESPROTECTIONVol.24No.4Jul.2008作者简介:李定龙(1963—),男,安徽全椒人,教授,博士,主要从事环境保护方面的教学与科研工作。E-mail:hjaq@jpu.edu.cn电吸附除盐技术进展及其应用李定龙1,申晶晶1,姜晟1,孙晓慰2(1.江苏工业学院环境与安全工程学院,江苏常州213164;2.常州爱思特净化设备有限公司,江苏常州213022)摘要:评述了石墨、活性炭和炭气凝胶三类主要电吸附材料除盐技术,通过电吸附系统的开发研究,提出炭材料电吸附除盐工艺具有较大优势,在去除各种盐类阴、阳离子方面有独特的优势和功效。关键词:电吸附;水处理;石墨;活性炭;炭气凝胶中图分类号:X131.2文献标识码:A文章编号:1004-6933(2008)04-0063-04DevelopmentandapplicationofelectrosorptiontechnologyLIDing-long1,SHENJing-jing1,JIANGSheng1,SUNXiao-wei2(1.SchoolofEnvironmentalandSafetyEngineering,JiangsuPolytechnicUniversity,Changzhou213164,China;2.ESTPurificationEquipmentCo.,Ltd,Changzhou213022,China)Abstract:Electrosorptiontechnologiesthatrelyononeofthreemainmaterials,graphite,activatedcarbonandcarbonaerogels,werediscussedandcomparedinpracticalapplication.Itcanbeconcludedthatcarbonelectrodeelectrosorptiontechnologymostefficientlyremovesnegativeandpositiveions,andisausefuldevelopmentinthedeionizationfield.Keywords:electrosorption;watertreatment;graphite;activatedcarbon;carbonaerogels电吸附除盐技术,又称电容性(除盐)技术(capacitivedeionization,CDI),是一种新兴的净水技术。它起始于20世纪70年代,Johnson等开始研究电吸附和电解吸附技术[1]。20世纪90年代,Andelman利用电容性原理提出一种全新的FTC(flowthroughcapacitor)电吸附脱盐方法[2]。电吸附技术真正步入了实际应用的轨道。1电吸附除盐原理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[3]。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[1]。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[4](图1)。电吸附技术是一种不涉及电子得失的非法拉第过程,所需电流仅用于给吸附电极溶液界面的双电层充电,因此电吸附本质是一个低电耗过程[5]。电吸附是一种将电化学理论与吸附分离技术结合的“新技术”[6],不仅可以有效脱除盐分的阴、阳离子,还避免了热再生,节约能耗,是一种清洁技术。2电吸附除盐技术研究进展电吸附技术除盐,电极是电吸附技术的关键[7]。按照材料的不同,国内外主要研究包括以石墨、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[8]。2.1石墨电极石墨作为一种经典的电极材料,尽管其本身并没有显著的吸附能力,但可用作电吸附剂。Zabasajja等[9]在研究同一系列的脂肪醇的电吸附时,分别用石墨颗粒(代号950)和活性炭(代号KS-15)作为填充电极,对比性地研究了这两种电吸附剂的吸附行为。它们的比表面积分别是15m2/g和1010m2/g,·63·1—电极;2—离子;3—出水;4—进水图1电吸附除盐原理示意图体积密度分别是0.12g/cm3和0.36g/cm3。实验研究了戊醇和庚醇的电吸附,用表面电容的变化来定性直链醇的电吸附,通过分析Langmuir吸附等温线知道,表面电容越大,吸附容量的电位敏感性越强。而且这种表敏感性随分子质量和体积的增大而增强。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