人口膨胀和工业发展，使得我国面临着淡水资源严重短缺的局面。缺水最严重的为东部沿海地区、西部苦咸水地区和内陆大中型城市。预计2030年我国人口达到高峰时，淡水资源紧缺的形势将更加严峻。因此，研究开发利用非传统水资源（海水、苦咸水、中水）实用技术，适度开发苦咸水已是当务之急。

苦咸水，是指碱度大于硬度的水，包含高浓度盐碱成分，随着地区不同，苦咸水还具有高氟、高砷、高铁锰、低碘、低硒等特征。这种水口感极差，如果需饮用，就必须对不同含盐量的苦咸水进行脱盐淡化处理。此外，一些工业废水和海水中，也具有高盐度的性质，开发产水率高、能耗较低、操作简单的环保型除盐技术势在必行。电吸附技术具备以上优点且有良好的除盐性能，并且可以应用在饮用水净化、海水、苦咸水淡化、工业废水处理等多个领域。

电吸附：阴阳离子盐水内，拆散一对是一对

电吸附技术(Electrosorb Technology，EST)，又称电容性除盐技术，是20世纪90年代末兴起的一项新型水处理技术，它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分离，进而去除的目的。

水处理中，水中的盐大多是以阴阳离子（或称正负离子）的形式存在。所谓“电化学中的双电层理论”，就相当于在水中安装一个平板电容，通过施加外加电压形成静电场，两个电极板分别带正负电荷，强制离子向带有相反电荷的电极板上移动，阴离子向正极板移动并聚集，阳离子向负极板移动并聚集，这样使水体本身盐度降低，实现了除盐的效果。

电吸附的电极板，拆散水中离子对，目的是让人类获得更纯净的水。小编给电极板点个赞：电场除盐水更净，你的良心不会痛。

电吸附工作原理

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、阳极之间流动时受电场的作用，水中离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。随着电极吸附离子的增多，离子在电极表面富集浓缩，最终实现盐分与水的分离，获得淡化的水。

你会有个疑问：当两个电极吸附的阴阳离子太多，达到饱和了，怎么办？此时，电吸附技术容易再生和循环使用的优点就体现出来了。当电极饱和后可以通过施加反向电场使电极再生。阴阳离子在电场的作用下分别移动并储存在相反电极表面直至电极板达到饱和时，只需将直流电源去掉，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水中，随水流排出，电极也由此得到再生。

电吸附电极再生过程

电吸附技术研究发展的三个阶段

1960-1980年

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。Y．Oren等研究了电吸附和电解吸附技术的基础理论、参数的影响和对多种候选电极材料的评价。

20世纪90年代

电极材料选择及电极结构设计的核心技术突破

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。 电吸附技术在国内的研究起步比较晚。陈福明、尹广军等1999年报道了用多孔大面积电极去除水中离子的方法，并对电吸附进行了一系列的理论和实验研究。

21世纪以来

电吸附技术模型处理和系统化应用

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（溶解性固体总量，TDS值越高，表示水中含有的溶解物越多）为1000mg／L的工业循环冷却水，出水TDS达到10mg／L。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。

厉害了，Word EST！

电吸附技术优势

工艺简练，结垢较少。

节能环保，降低能耗。

无需药剂，排放达标。

运行稳定，污染很小。

自动控制，环境友好。

进水宽松，设备可靠。

操作简便，得水率高。

应用广泛，适应性好。

工艺简练。电吸附技术不采用膜类元件，只采用特殊的惰性材料为电极，因此对原水预处理要求不高，即使预处理上出一些问题也不会对系统造成损坏。电吸附除盐装置采用通道式结构（通道宽度为毫米级），因此不易堵塞，对颗粒状污染物要求较低；电场力的作用将阴、阳离子分别吸附到不同的电极表面形成双电层，这会使同一极面上的难溶盐离子浓度积相对低得多，可有效防止难溶盐结垢现象的发生，不会产生垢体。

能耗低。进行水的除盐处理时，能量消耗主要在使离子发生迁移，而在电极上并没有明显的化学反应发生。与蒸馏法、反渗透法等除盐技术相比，电吸附是将离子提取分离出来，而不是降水分子分离出来，无需高温或高压，因此所耗的能量相对较低。另外，电吸附装置工作时，所施加的电能储存在双电层电容上，如有必要，就可以将所存储的电能在电极再生时回收一部分。也就是说，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，这样可以大大地节约能源。

环境友好。电吸附的工作和再生过程，无需任何化学药剂。与离子交换技术相比，减少了在浓酸、浓碱的运输、贮存和操作上的麻烦，而且不向外界排放酸碱中和液；与反渗透相比，无需加入还原剂、分散剂、阻垢剂等。所排放的浓水系来自于原水，系统本身不产生新的排放物，排放不超标，回收经济性好，从而避免了二次污染问题。

电吸附的工作系统采用计算机控制，自动化程度高，运行稳定；由于采用碳类电极材料，从理论上讲电吸附模块可以长期服役，预期寿命至少在10年以上。用于再生的冲洗水可重复使用，一般情况下得水率可以达到75%以上；如采用适当的工艺组合，甚至可达90%以上。

进水宽松。电吸附对原水进水指标要求不高，铁、锰、氯等离子、pH值、温度和有机物等对整个系统几乎没有影响，所以除盐技术适应性强。在停机期间也无需对核心部件作特别保养，维护方便，操作程序简单。得水率高，正是其良好的适应性，才造就了其广泛的实用性，电吸附技术可以：

1、生活饮用水深度净化处理——去除过量的无机盐类，如钙、镁、氟、砷、钠、硝酸盐、硫酸盐、氯化物等，甚至使一些因无机盐类超标的水源得以有效利用；

2、市政或工业污水回用处理——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，电吸附技术抗污染性能较强，表现出一定的去除COD的能力，故可以不受其影响，除去污水中的高盐分；

3、工业用水除盐处理——纺织印染、轻工造纸、电力化工、冶金等行业都需要大量的除盐水或纯水作为工艺用水）；

4、循环冷却水系统的补水预处理——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；

5、循环冷却水系统的排污水再生回用——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，进一步提高循环水的循环利用率；

6、苦咸水淡化等领域，苦咸水淡化乃至海水淡化将是EST技术的下一个更加诱人的应用领域。

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电吸附的电极材料

电吸附处理效果的好坏主要取决于电极的吸附性能。电极作为电吸附装置最重要的组成部分，是电吸附技术的关键。电极性能的好坏直接决定着吸附速率快慢、吸附量大小以及选择性的优劣。性能优异的吸附电极具有导电性好、稳定性高、比表面积大、孔容适宜、吸附容量大、选择性高等特点。对电极的要求也就决定了制备电极的原材料应该具备如下特点：

1、 化学和电化学稳定性好的惰性材料；

2、 大的比表面积。比表面积越大，电极和溶液接触面越 大，吸附速率越快；

3、 导电性能好；

4、 适宜的孔径。孔径处于介孔范围（IUPAC将孔径在2-50 nm的定义为介孔）时，吸附效果最好；

5、 大的孔容。孔容（单位质量多孔材料所具有的细孔总容积）大则吸附和储存离子的空间越大，吸附效果越好。

6、 来源广、环境友好且易于成型。

基于以上要求，近年来电吸附电极以惰性的碳材料为原料：

1、 活性炭纤维——活性炭基础上改进的碳材料。具有表面积大，微孔丰富且分布窄，容易与吸附质接触等特点，吸附、脱附速度快效率高，扩散阻力小，传质阻力小，导电性好，被用于电极材料；

2、 石墨及石墨烯——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塑性。但其本身没有很显著的吸附能力。随着新型碳材料的出现，逐渐被取代。石墨烯是近些年来应用领域广阔的碳材料，具有结构稳定、强度高、电子传递速度快等优点，类似石墨表面，石墨烯可以吸附各种原子和分子。石墨烯用于电极材料，导电性能好、电吸附速率快外，具有良好的循环使用性能，这些特点结合在一起使石墨烯电极成为近年来研究的焦点；

3、 炭气凝胶——轻质、多孔的纳米级非晶碳材料，其比表面积大、导电性好、机械性能优异，用于电极，具有低电阻、纳米级孔洞、高电容等特点，因为孔洞相连，容易控制孔径和密度，是理想的电极材料；

4、 碳纳米材料——包括三种类型：碳纳米纤维、碳纳米管、碳纳米球，分别为针状、管状或球状碳材料，具有良好的导电性，独特的孔隙结构和高比表面积利用率，使得碳纳米管表面可以形成丰富的官能团，具有较好的吸附特性。

石墨烯和碳纳米材料电极具有良好的循环使用性能和高吸附容量，是目前最具应用前景的电吸附电极。

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电吸附是一种高效无污染的除盐技术，已经逐渐成为水处理除盐领域的研究热点。目前，对于电吸附过程中离子传质和吸附机理进一步深入了解，人们更注重探索更大吸附容量、更快吸附速率和更经济的电极材料，改进电吸附的设备可靠性和稳定性，加强电能回收方面的研究。随着电吸附技术的不断成熟，必将得到更大规模的产业化应用。

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来源：工业水处理