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毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
1.1前言
随着社会的发展，食品、农药、工业生产、印染等行业产生的含盐废水排放量逐年增加，这些含盐废水中有机物含量大，对微生物起到抑制作用，不能直接使用生物法来处理[1]。传统的除盐技术有离子交换技术、蒸馏技术、反渗透技术、电渗析技术等，然而他们都有不足，例如，蒸馏法的能耗比较高；离子交换法易产生二次污染；电渗析方法和反渗透方法的膜处理投资比较大，维护也比较麻烦[2]。在新兴的除盐技术中，电容吸附除盐技术投资少、能耗低、无二次污染、寿命长和再生容易等优点引起了人们的广泛重视[3-5]。
1.2电容吸附法的概述
电容吸附去离子法是近年发展起来的一种含盐废水处理的方法，通过将表面积大的导电材料作为电极通电，正极的表面会吸附溶液中的负离子，负极的表面会吸附溶液中的正离子，由于碳材料导电性能良好，且具有很大的比表面积，置于静电场中时会在其与电解质溶液界面处产生很强的双电层。双电层能够吸引大量的带电离子, 并能储存一定的能量。而当电极短路时，被吸附的离子便会脱离电极，随着浓溶液排出。
1.2.1双电层理论
根据Helmholtz[6]平板电容器理论，将电极插入电解质溶液, 因为固液两相的电化学势的差别,电极表面的静电荷从溶液中吸引一小部分无规则分布的离子,导致它们在电极或者溶液界面的一侧距电极一定距离的地方发生聚集,形成电荷数量与电极表面电荷数量相等但符号相反的充电层，由界面处的两个电荷层组成, 其中一层在界面的电极一侧,另一层在界面的溶液的一侧,由此构成双电层,如图1-1 所示。电极上的电位为ψ0,外部对电容器充电时,其中一个电极的电位升至ψ0 ψ,另一个电极的电位则降至ψ0ψ，双电层就储存了电荷。只要ψ0 ψ的电位小于双电层的分解电压,就可以形成双电层电容器。因为在界面处存在一个像平板电容器一样的位垒，并且两层电荷都不能越过边界互相中和,所以使得电荷的储存相当稳定。放电时,电子通过外电路从负极流到正极,两电极上的电位均恢复到ψ0,而电解质中正负离子分别避免了负极和正极表面的吸引,回到电解质内部[7]。
图1-1 双电层原理图
1.2.2除盐原理
电容吸附法除盐的基本原理如图1-2所示。原水在阴极和阳极之间流动，电极两端施加电压，原水中的离子分别向带异种电荷的电极移动并被电极吸附在电极的表面构成双电层。双电层能够吸引大量的带电离子，使溶液本体的浓度会小于固体电极或溶液相界处浓度，从而实现盐和水溶液的分离[8]。
图1-2 电容吸附除盐原理示意图
随着处理时间的增加，双电层中吸附的离子就会达到饱和，此时将两个电极进行反接，吸附在双电层中的离子就会向相反的电极方向移动，离子又重新回到溶液中。再生的过程中含盐废水的中间层与原来相反形成了一个浓室，处理电极两端的废水比原废水的浓度要高，当脱附的废水随着水流流出后，电极得到再生。盐水就在这种充电放电过程中除盐和净化[9]。
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