文 献 综 述

随着经济的快速发展，水资源短缺已成为全球环境问题面临的一个严重挑战，如何对废水中如中水、生化尾水、循环冷却水等进行除盐处理实现回用，越来越受到人们的高度重视。在传统的废水除盐方法中，蒸馏法能耗高^[1]，离子交换法产生二次污染^[2]，电渗析、反渗透处理技术投资大且维护繁琐^[3-4]，不能满足废水回用处理的需求。目前，针对现有的脱盐处理问题以及脱盐技术的局限性，电吸附除盐技术已成为一大研究热点。

1、高盐废水的定义以及来源

高盐废水是指总含盐质量分数在1%以上的废水。由于生产过程不同，高含盐有机废水所含有机物的种类及化学性质差异较大，但所含盐类物质多为Cl^-、SO₄^2-、Na 、Ca² 等。虽然这些离子都是微生物生长所必需的营养元素，在微生物的生长过程中起着促进酶反应，维持膜平衡和调节渗透压的重要作用。但是若这些离子浓度过高，会对微生物产生抑制和毒害作用，主要表现：盐浓度高、渗透压高、微生物细胞脱水会引起细胞原生质分离；盐析作用使脱氢酶活性降低；高浓度氯离子对细菌有毒害作用；盐浓度高，废水的密度增加，活性污泥易上浮流失，从而严重影响生物处理系统的净化效果。

2、电容吸附除盐的基本原理

静电除盐是利用电化学双电层充电原理，即在电场作用下，水中阴、阳离子或其他带电粒子将分别向带相反电荷的电极表面迁移，形成双电层, 使水中的溶解盐类、胶体颗粒及其他带电物质滞留在电极表面,随着电极吸附带电粒子的增加，带电粒子在电极表面富集浓缩，从而实现水的脱盐，当电极吸附达到饱和时，将电极短路或反接， 则吸附在电极表面的带电粒子就会从电极表面脱附下来，从而实现电极的再生。

除盐过程中只需要使用直流电，而将电极短路或者反接就可实现电极的循环再生，不需要使用大量的酸碱对电极进行清洗，因此不会产生二次污染物，具有节能、环保、高效且操作简单等特点。静电除盐技术可以应用于海水和苦咸水脱盐，工业废水处理及重金属离子的回收再利用^[5]，以及工业生产和生活用水的软化等方面。电容吸附除盐法，以其能耗低、水利用率高、无二次污染等优点，在化工产品的分离与浓缩等领域所展现出的良好的潜力正日益引起人们的重视，得到了业内人士的广泛关注。

3、电极材料的选取

根据电容器的基本原理可知，电极的静电除盐能力Q与其比电容C成线性关系，同时根据双电层电容器的静电容量关系可知，要提高电极的静电除盐能力，必须使用具有高比表面积的多孔电极，目前用于静电除盐研究的电极材料包括活性炭粉、炭气凝胶、活性炭纤维、炭布、炭毡、炭纳米管、玻态炭、石墨、炭泡沫等。

活性炭纤维（activated carbon fiber，ACF），是性能优于活性炭的高活性吸附材料和环保工程材料。活性炭纤维是20世纪70年代发展起来的，与颗粒活性炭相比，活性炭纤维具有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。活性炭纤维具有较大的比表面积，发达的微孔、亚微孔结构，而且大量微孔都在纤维表面，使更多的微孔可以直接与吸附质接触，吸附质也可以直接暴露于纤维表面进行吸附和脱附，更有效地利用微孔，迅速达到吸附平衡^[6]。这为快速大量吸附水中的离子提供了条件。活性炭纤维孔隙结构的另一个特点是孔径分布狭窄且比较均匀。暴露在纤维表面的大部分是2μm 左右的微孔。ACF 制品种类众多，已经发展到毛毡（无纺布）、纤维纸、蜂窝状物、织物、纤维束等形状，这些商品使得 ACF 作为电容去离子的电极材料更简易、方便、灵活。