我國(guó)水資源較為豐富，但由于人口基數(shù)大，人均淡水資源占有量?jī)H為世界人均淡水資源占有量的1/4，是全國(guó)13個(gè)水資源緊缺國(guó)家之一。電廠耗水量大，每年廢水的排放量巨大，若直接排放未達(dá)標(biāo)的廢水，會(huì)污染土壤、地表水和地下水等，危害人類健康。2015年，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(即“水十條”)，明確提出全面控制水污染物排放；2018年修編的《發(fā)電廠廢水治理設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)水收集和貯存等設(shè)施的相關(guān)設(shè)計(jì)提出了要求，采取廢水零排放處理。
火電廠廢水的水質(zhì)、水量差異大，廢水中的污染物以無機(jī)物為主，且間斷性排水較多。電廠中的廢水主要包括脫硫廢水、設(shè)備沖洗排水、沖灰廢水和含油廢水等，廢水處理方法一般為曝氣氧化、酸堿中和與混凝澄清。在正式開始實(shí)施的《火電廠污染防治可行技術(shù)指南》中，明確針對(duì)脫硫廢水制訂了具體的處理方法，并在廢水近零排放技術(shù)中強(qiáng)調(diào)，除脫硫廢水外，各類廢水經(jīng)處理后基本能實(shí)現(xiàn)“一水多用，梯級(jí)利用”、廢水不外排，因此，實(shí)現(xiàn)廢水近零排放的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放。近年來，電吸附技術(shù)(Electro adsorption technology，EST)，又稱電容去離子技術(shù)(Capacitance deionization，CDI)引起了廣泛關(guān)注。
1．電吸附技術(shù)
電吸附技術(shù)是利用帶電電極表面吸附水中離子及帶電離子，使水中物質(zhì)在電極表面濃縮富集，從而實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能的低鹽或中鹽水淡化技術(shù)。電吸附過程分為吸附過程和脫附過程2部分，其原理如圖1所示。處理水通過多孔電極時(shí)，會(huì)受到系統(tǒng)施加的電場(chǎng)力，當(dāng)電極上的帶電電荷進(jìn)入溶液中時(shí)，溶液中的離子被重新分布與排列；同時(shí)，在庫侖力作用下，帶電電極與溶液界面被反離子占據(jù)，界面剩余電荷的變化會(huì)引起界面雙層電位差的變化，從而在電極和電解質(zhì)界面形成致密的雙電層(Electric double layer,EDL)。溶液中陰陽離子逐漸遷移到極性相反的電極板上，離子被吸附在材料表面，達(dá)到脫除污染物的目的。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，吸附在電極表面的離子達(dá)到飽和，需對(duì)吸附材料進(jìn)行脫附再生。一般采取極性對(duì)調(diào)或短路的方式進(jìn)行脫附，使吸附在材料表面的離子通過電場(chǎng)的排斥作用被釋放到溶液中，最終生成濃水排出，實(shí)現(xiàn)脫附。
圖1 電吸附與脫附原理示意
Fig.1 Schematic diagram of electrical adsorption and desorption[6]
2．電吸附基本理論
2.1 電極吸附材料
吸附材料以碳材料為主，具有吸附容量大、再生效果好、低價(jià)易得等優(yōu)點(diǎn)[。常用的電極材料包括活性炭、石墨烯、碳?xì)饽z等。優(yōu)良的電極吸附材料應(yīng)具有較大的比表面積、正常工作時(shí)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、離子在孔徑中的遷移率高、電子在電極材料內(nèi)具有很好的傳導(dǎo)性、多孔電極和集電器之間的接觸電阻低、良好的潤(rùn)濕性、低成本和可擴(kuò)展性、良好的可加工性、較大的比表面積、高生物惰性。
1)活性炭和活性炭布
活性炭(Activated carbons,ACs)是使用最廣泛的多孔碳，其用途已在20世紀(jì)六七十年代電容去離子技術(shù)早期研究中得到證實(shí)。由樹脂衍生的丙烯酸酯(ACs)可用于珠狀、纖維或整料的合成，其他多數(shù)的ACs通常是微米級(jí)顆粒組成的粉末，如將聚丙烯腈(Polyacrylonitrile,PAN)和導(dǎo)電添加劑(炭黑)混合可制得微米碳纖維。孔隙結(jié)構(gòu)是活性炭的最重要特征，通過提高總孔體積/比表面積的比值，可增大鹽吸附容量。
2)有序介孔碳
有序介孔碳(Ordered mesoporous carbons,OMCs)具有高度周期性的六角形或立方排列的介孔，可通過軟模板或硬模板得出。對(duì)于硬模板，如沸石或有序介孔二氧化硅，用碳前體滲透后碳化，最后化學(xué)除去初始模板(如使用氫氟酸)得到OMCs；軟模板是較新型的OMCs材料合成方法，其涉及三嵌段共聚物的自組裝和熱去除，最后留下的唯一固相碳保留了模板的有序多孔特征。
3)碳?xì)饽z
碳?xì)饽z(Carbon aerogels,CAs)結(jié)合了5-磺基水楊酸(Sulphosalicylic acid,SSA)(比表面積通常為400～1 100 ㎡/g，最高達(dá)1 700 ㎡/g)具有高導(dǎo)電率(25～100 S/cm)和低質(zhì)量密度(<0.1 g/mL)等優(yōu)點(diǎn)。大部分SSA與中間孔隙(介孔)有關(guān)，根據(jù)不同的合成條件，也可能存在與顆粒內(nèi)孔隙度相關(guān)的微孔，其比表面積從10 m2/g或更低，到超過600 m2/g。與乙酸纖維相比，基于碳干凝膠的電容去離子電極，合成后的初始孔隙率顯著降低。碳?xì)饽z和干凝膠在介孔范圍內(nèi)的孔徑對(duì)于離子存儲(chǔ)最佳，因?yàn)殡婋p層不重疊且介孔尺寸便于離子傳輸。因此適用于CDI應(yīng)用。
4)碳化物衍生的碳
與ACs不同，碳化物衍生的碳(Carbide-derived carbons,CDCs)只有極窄分布的微孔，沒有介孔，與OMCs不同，CDCs中的小孔未以一種或多種方式排列。CDCs采用高溫(200 ℃)下干燥氯氣中通過蝕刻碳化物粉末生成，氯處理后進(jìn)行氫氣退火除去殘留的氯化合物，生成的SSA比表面積在1 200～2 000 ㎡/g，活化后增至3 200 ㎡/g。目前，來自碳化鈦(TiC-CDC)的CDCs的CDI容量已被開發(fā)為孔徑小于1 nm的純微孔材料，其前微孔是限制離子傳輸?shù)闹饕蛩亍?/span>
5)碳納米管和石墨烯
碳納米管(Carbon nanotubes,CNTs)和石墨烯作為CDI電極材料，其表面區(qū)域均可進(jìn)入，這主要是由于該區(qū)域位于材料外側(cè)，與ACs相反(幾乎整個(gè)吸附區(qū)域在顆粒內(nèi))。
6)炭黑材料
炭黑(Carbon black，CB)是具有低的比表面積(通常<120 ㎡/g)、高導(dǎo)電性的致密碳納米顆粒，是常見的導(dǎo)電添加劑。將CB添加到由AC制成的CDI薄膜電極后，可顯著去除含有670、1 000 mg/L NaCl鹽水電解質(zhì)中的鹽，但非常低的比表面積限制了純粹由CB顆粒組成電極的CDI性能。圖2為CDI材料的發(fā)展歷程。
圖2 CDI材料的發(fā)展歷程
Fig.2 Development history of CDI materials
2.2 電吸附數(shù)學(xué)模型
2.2.1經(jīng)典模型
1)緊密層模型(Helmholtz-Perrin模型)
固液相界面電荷分布模型，即Helmholtz-Perrin模型，最早于19世紀(jì)由Helmholtz和Perrin提出[26]。整個(gè)模型類似于一個(gè)平板電容器，一個(gè)平板上帶正電荷，另外一個(gè)平板上帶負(fù)電荷。雙電層模型如圖3所示，其中，qM為固體中的電荷量，qS為液體中的電荷量。
圖3 Helmholtz平板電容器模型示意
Fig.3 Schematic diagram of Helmholtz flat capacitor model
2)分散層模型(Gouy-Chapman模型)
20世紀(jì)初提出了分散層模型(Gouy-Chapman 模型)，該模型認(rèn)為距固相界面的距離越小，反電荷越多；隨著距離增加，反電荷越少。分散層中電位φx與距離固相電極表面的距離呈指數(shù)關(guān)系，如圖4所示。
圖4 Gouy-Chapman擴(kuò)散雙電層模型示意
Fig.4 Schematic diagram of Gouy-Chapman
diffusion double-layer model
3) GCS雙電層模型(Gouy-Chapman-Stern模型)
1924年，Stern提出了一種改進(jìn)的GCS模型。該模型不再將擴(kuò)散粒子看作點(diǎn)電荷，而將液相電荷以O(shè)HP/IHP位置為分界線分為2部分。Stern面內(nèi)的電荷分布遵循Helmholtz-Perrin模型的規(guī)律和特征方程，電勢(shì)從φ0直線下降到φH；Stern面外的電荷分布遵循Gouy-Chapman模型的規(guī)律和特征方程，電勢(shì)從φH指數(shù)形式下降到0，如圖5所示。
圖5 Stern模型示意
Fig.5 Schematic diagram of Stern model
2.2.2現(xiàn)代雙電層模型
1) Grahame模型
1947年，Grahame基于上述經(jīng)典模型給出了更加完善的雙電層模型，將內(nèi)層分為2層：一層為介電常數(shù)僅為6的內(nèi)Helmholtz層；另一層為含有水化離子的外Helmholtz層，如圖6所示。
圖6 Grahame模型示意
Fig.6 Schematic diagram of Grahame model
2)微孔區(qū)雙電層模型
2002年Ying等研究了碳?xì)饽z對(duì)水溶液中離子的電吸附行為，在Grahame和Parsons等理論及其自主試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上開發(fā)出了基于微孔區(qū)的雙電層模型。
3)納米材料孔內(nèi)雙電層模型
2006年Hou研究了納米結(jié)構(gòu)碳基材料孔內(nèi)部形成的雙電層基本機(jī)理，發(fā)現(xiàn)可以通過增大孔徑、溶液濃度和外加電壓來降低雙層重疊效應(yīng)對(duì)電吸附電容的影響。
2.3 電吸附結(jié)構(gòu)
電吸附裝置包括一對(duì)多孔電極、隔板(開放的通道或多孔介質(zhì)材料)以及吸附材料。多孔電極對(duì)帶有施加的電壓差為1.0～1.4 V(又稱電池電壓或充電電壓)。電極所攜帶的電荷不僅吸附攜帶反電荷的離子，同時(shí)還需排斥同電荷離子，使吸附效率較低。為避免此問題發(fā)生，通常會(huì)在傳統(tǒng)裝置的基礎(chǔ)上加入陰、陽離子交換膜，該裝置又稱為膜電容去離子技術(shù)(Membrane capacitive deionization，MCDI)。電吸附裝置結(jié)構(gòu)如圖7所示。
圖7 MCDI裝置結(jié)構(gòu)
Fig.7 MCDI device structure
2.4 電吸附工作流程
濃水由底部的進(jìn)水口進(jìn)入、頂部的出水口流出，使溶液在系統(tǒng)內(nèi)充分吸附。濃水進(jìn)入系統(tǒng)后，在電場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)下，陰陽離子定向移動(dòng)；同時(shí)，陰、陽離子交換膜篩分離子，最終吸附在材料表面，達(dá)到去除鹽離子的目的，該過程稱為電吸附過程。此后通過改變外部電源或極性反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)放電，此時(shí)鹽離子從吸附材料中分離，匯入溶液中，生成的濃水被排至濃水池集中處理，此過程稱為脫附再生過程。電吸附工作過程如圖8所示。
圖8 電吸附工作過程示意
Fig.8 Schematic diagram of the working process
of electric adsorption
雖然電吸附技術(shù)在水處理領(lǐng)域得到迅速發(fā)展，但目前仍缺乏突破性的電吸附理論研究，對(duì)電吸附機(jī)理與模型的深入研究是實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破的關(guān)鍵，也對(duì)未來電化學(xué)領(lǐng)域研究具有指導(dǎo)性意義。由于電吸附技術(shù)穩(wěn)定性較差、運(yùn)行周期短、電流效率低、電極電阻較大等問題，未能在水處理方向得到大規(guī)模應(yīng)用，為此可從以下2方面改進(jìn)：① CDI反應(yīng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)。研制結(jié)構(gòu)特殊的CDI反應(yīng)器，通過增大反應(yīng)器的電極表面，強(qiáng)化傳質(zhì)，提高反應(yīng)器的時(shí)空產(chǎn)率等來優(yōu)化CDI反應(yīng)器。② 選擇合適的電吸附材料。尋找導(dǎo)電性能強(qiáng)、比表面積大、穩(wěn)定性高、成本較低、具有選擇性能的吸附材料。
2.5 電吸附技術(shù)與其他技術(shù)比較
除電吸附技術(shù)外，電除塵和電滲析技術(shù)均是重要的電化學(xué)技術(shù)。電除塵工作過程如圖9所示。電除塵技術(shù)與電吸附技術(shù)分別用于氣相與液相帶電顆粒(離子)的分離，若電除塵與布袋除鹽器結(jié)合，相當(dāng)于氣相的電吸附裝置。但電除塵相比于電吸附，只對(duì)離子進(jìn)行遷移而未收集。
圖9 電除塵器除塵流程
Fig.9 Dust removal flow t of ESP
電滲析(ED)工作原理如圖10所示，其具有能量消耗少、藥劑耗量少、環(huán)境污染小、設(shè)備簡(jiǎn)單操作方便、除鹽濃度適應(yīng)大、用電較易解決和運(yùn)行成本較低等優(yōu)點(diǎn)。但與電吸附技術(shù)相比，電滲析裝置組裝難度大，脫鹽無法分離難以解離或解離度小的物質(zhì)，因此還需要后續(xù)處理，且設(shè)備易產(chǎn)生極化結(jié)垢和中性擾亂，導(dǎo)致除鹽效率下降。
圖10 電滲析原理
Fig.10 Principle of electrodialysis
綜上，與其他技術(shù)相比，電吸附技術(shù)的優(yōu)勢(shì)突出：
1)吸附量大
應(yīng)選取比表面積較大的吸附材料，本身即具有較好的吸附容量。通電后，會(huì)在吸附材料表面形成雙電層，雙電層的擴(kuò)散層被壓縮，電荷密度增大，反離子的需求量增加，使更多的離子聚集到雙電層中。在電場(chǎng)力作用下，離子的遷移速率增大，使離子更易被吸附在材料上。此外，通電后吸附材料的吸附容量比未通電的吸附材料大5～10倍。
2)成本較低
電吸附工藝裝置投資略高于熱法和膜法工藝裝置，但在后續(xù)的運(yùn)行過程中，減少了加藥費(fèi)用及膜更換費(fèi)用。由于吸附材料一般選取廉價(jià)易得的碳材料，該材料具有較好的穩(wěn)定性，無需頻繁更換。
3)無需加藥，無二次污染
在整個(gè)過程中，不添加藥劑，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)水中鹽分進(jìn)行脫除，節(jié)約成本，且可避免不必要的雜質(zhì)。電吸附系統(tǒng)本身不產(chǎn)生新的排放物，避免了二次污染。
4)操作靈活
若實(shí)現(xiàn)吸附與脫附過程之間的切換，僅需電極倒換；處理水量及排放水濃度均可根據(jù)需要調(diào)控。
5)耐受性強(qiáng)
電吸附裝置核心部件使用壽命長(zhǎng)，不需經(jīng)常更換部件，運(yùn)行成本較低。
綜上，在電力行業(yè)廢水處理與污染水再利用領(lǐng)域，電吸附技術(shù)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。因此，將電吸附技術(shù)用于廢水處理具有良好的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
3 電吸附技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用
電吸附技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于海水淡化、電廠循環(huán)冷卻排污水、煤礦礦井水、工廠印染廢水和脫硫廢水等領(lǐng)域。
3.1 循環(huán)冷卻排污水處理
循環(huán)冷卻排污水在工業(yè)用水中占較大比重，廣泛應(yīng)用于電力、石油和鋼鐵等行業(yè)。電廠循環(huán)冷卻污水水量大、含鹽量高、余熱大、有毒物質(zhì)多，對(duì)環(huán)境危害大。若不對(duì)其進(jìn)行處理，會(huì)使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)備發(fā)生結(jié)垢和腐蝕，影響生產(chǎn)過程。
利用電吸附技術(shù)處理循環(huán)冷卻排污水是緩解水資源緊缺的有效手段。Ma等以實(shí)際循環(huán)冷卻排污水為研究對(duì)象，在最佳試驗(yàn)條件下，探究脫鹽性能和主要離子去除效果，研究表明電吸附技術(shù)對(duì)電廠循環(huán)冷卻排污水脫鹽處理效果良好。李永輝對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行電吸附脫鹽試驗(yàn)，表明該技術(shù)對(duì)Cl-和Ca2去除效率好，出水能夠滿足開式循環(huán)冷卻水的要求。Shen等針對(duì)電廠循環(huán)水系統(tǒng)的排污水鹽分含量、產(chǎn)水量大且回用難等問題，將電吸附技術(shù)應(yīng)用于廢水脫鹽再利用領(lǐng)域，研究結(jié)果表明整個(gè)電吸附試驗(yàn)裝置可實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)電廠循環(huán)排污水初級(jí)脫鹽處理具有良好的可行性。
3.2 脫硫廢水處理
《火電廠污染防治技術(shù)政策》對(duì)電廠廢水處理設(shè)計(jì)進(jìn)行了明確規(guī)定，由于脫硫廢水成分復(fù)雜、含鹽量高、腐蝕性強(qiáng)、含有復(fù)雜重金屬物質(zhì)等，脫硫廢水零排放是當(dāng)前電力環(huán)保的重點(diǎn)。
電吸附技術(shù)具有操作靈活性高(可根據(jù)水質(zhì)要求靈活控制出水水質(zhì))、可吸附容量大、無需加藥及自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，電吸附電極通常由高孔炭材料組成。與反滲透和蒸餾不同，電吸附工藝無需高壓或高溫，可在室溫、連續(xù)水流作用下施加小電壓運(yùn)行。與電滲析相比，該技術(shù)未采用離子交換膜，因此不會(huì)發(fā)生膜堵塞問題，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求不高。與膜法濃縮減量相比，無需更換膜、運(yùn)行成本低、不易結(jié)垢和堵塞。與煙氣蒸發(fā)濃縮技術(shù)對(duì)比，電吸附不易結(jié)垢；煙氣濃縮塔酸性較強(qiáng)，極易對(duì)設(shè)備造成腐蝕，而電吸附由于無需加藥以及無二次污染等特點(diǎn)，可避免此類現(xiàn)象發(fā)生。此外，在電廠尾部無足夠空間搭建額外脫硫廢水處理裝置時(shí)，電吸附占地空間小，可有效解決此問題。因此，利用電吸附技術(shù)作為脫硫廢水的減量單元，具有較大的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。電吸附技術(shù)構(gòu)建的脫硫廢水零排放工藝流程如圖11所示，經(jīng)三聯(lián)箱處理后的脫硫廢水，首先進(jìn)入微濾系統(tǒng)，去除水中殘留的懸浮物；然后進(jìn)入電吸附裝置，脫除水中鹽分，產(chǎn)生的淡水返回脫硫塔回收利用，濃水可進(jìn)入旁路煙道一并處理或電解生成殺菌劑用于循環(huán)冷卻水中。該系統(tǒng)將電吸附作為旁路煙道蒸發(fā)技術(shù)的前處理單元，耦合了膜法處理、電吸附、煙道蒸發(fā)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)集成創(chuàng)新。
圖11 電吸附技術(shù)應(yīng)用于脫硫廢水零排放工藝概念
Fig.11 Application of electric adsorption technology to the
concept of zero-disge process of desulfurization wastewater
利用水中的COD和氨氮(其形態(tài)與pH值有關(guān))以帶電離子形態(tài)存在的特點(diǎn)，潘利祥等采用電吸附深度處理廢水，試驗(yàn)結(jié)果表明：處理后脫硫廢水中的COD、氨氮及重金屬離子濃度降低，可實(shí)現(xiàn)部分廢水的循環(huán)利用。
4．電吸附技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展
電吸附技術(shù)概念是由Blair和Murphy在1960年首次提出。20世紀(jì)70年代，Johnson和Newman以多孔碳制作成吸附模型，得出決定電吸附吸附量的相關(guān)技術(shù)，包括電極表面積，施加的電壓大小以及雙電層電容等。20世紀(jì)90年代中期，美國(guó)Lawrence Livermore 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室將碳?xì)饽z將作為吸附電極應(yīng)用于建立的電吸附模型中。與初期緩慢的發(fā)展形成對(duì)比，近幾十年電吸附技術(shù)飛速發(fā)展，在裝置結(jié)構(gòu)、離子交換膜、電極材料等方面取得巨大進(jìn)步，電吸附受到廣泛關(guān)注。
最初電吸附裝置進(jìn)水方式是串聯(lián)，供電方式是并聯(lián)，導(dǎo)致通道里的管道呈蛇形分布，每對(duì)電極分開單獨(dú)供電。目前進(jìn)水方式和供電方式相反，進(jìn)水方式為并聯(lián)，供電方式為串聯(lián)，裝置為直通式，水下進(jìn)上出，串聯(lián)供電，電能以離子形式儲(chǔ)存在電吸附裝置中，因此可將電吸附裝置作為一個(gè)電容器，能量在內(nèi)部回收，減少能量消耗。
20世紀(jì)90年代中期是電吸附技術(shù)產(chǎn)業(yè)化研究和使用的起步階段。1996年，美國(guó)Lawrence Livermore 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了完整的電吸附系統(tǒng)，這是歷史上第1套電吸附應(yīng)用裝置。1999年，Biosource 公司開發(fā)出一套電吸附裝置，用于海水淡化，為軍方所用。2003年，Enpar公司(加拿大)研制出新型電吸附裝置，可選擇性去除水中的銨根離子和硝酸根離子。
21世紀(jì)初，我國(guó)開始進(jìn)行電吸附技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化研究，孫曉慰組建的愛思特凈化設(shè)備有限公司于2001年研制出一套電吸附除鹽裝置，這是我國(guó)的第1套電吸附實(shí)用裝置，在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了一系列的電吸附除鹽裝置，對(duì)于飲用水的進(jìn)一步凈化和工業(yè)廢水處理起到了積極作用。目前，國(guó)外的電吸附技術(shù)應(yīng)用規(guī)模較小，電吸附裝置流量?jī)H為幾十L/h。2006年12月，我國(guó)研發(fā)了大型電吸附裝置，這是首套用于污水處理裝置，已在齊魯石化投產(chǎn)，處理流量為100 t/h。2007年7月，國(guó)內(nèi)首套萬噸級(jí)大型污水處理電吸附裝置在太原化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司建成，出水作為工藝用水、鍋爐補(bǔ)充水等。
基于電吸附技術(shù)環(huán)境友好的特點(diǎn)，可進(jìn)一步與綠色能源相結(jié)合(如光伏發(fā)電等)；其能耗低，具有向小型化便攜式發(fā)展的趨勢(shì)。未來電吸附技術(shù)將向工藝優(yōu)化、高比表面積、高比電容、低成本和易制造的電極材料等方向發(fā)展。
電吸附處理技術(shù)仍存在諸多缺陷(使用周期短、穩(wěn)定性差、電極電阻較大、電流效率低、電極材料成本較高以及電催化活性等)，制約了其大規(guī)模應(yīng)用。今后應(yīng)從以下3個(gè)方面改進(jìn)：
1)作為電吸附系統(tǒng)中最重要的組成部分，吸附材料的吸附容量是研究重點(diǎn)。提高吸附容量將大幅提高系統(tǒng)的除污能力，減少再生頻次。此外，吸附材料的再生效果即材料的穩(wěn)定性也會(huì)影響系統(tǒng)使用壽命。
2)結(jié)構(gòu)特殊的電吸附系統(tǒng)可通過增大反應(yīng)器比電極面積、強(qiáng)化傳質(zhì)，提高反應(yīng)器的時(shí)空產(chǎn)率，完成系統(tǒng)優(yōu)化。
3)電吸附水處理技術(shù)無法對(duì)某些污染物進(jìn)行同時(shí)凈化，因此可將其與其他水處理技術(shù)集成或采用催化電極材料。與國(guó)外技術(shù)發(fā)展相比，國(guó)內(nèi)電化學(xué)水處理技術(shù)的研究尚缺乏系統(tǒng)性，在反應(yīng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)與功能耦合方面尚有較大差距。
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