MCDI净元电容析去离子技术

净电容析去离子术（MCDI）是拥有发明利权的简单而有效的去除水中溶解性总固体（TDS）的电化学术。在电场作用下通过电极和溶液间形成的双电层，极性分子或离子被存在双电层中被去除，当电极饱和后可以通过加上一反向电场使离子脱离电极进行再生。与传统的除盐方法相比，净电容析能耗小、成本低，且再生容易，无需化学药剂，是一种既经济又有效的方法。

净电容析采用石墨电极与离子结合的形式，称为电极；电极既有电容吸附的优点又具有离子渗析的作用，以称为净电容析去离子术。水中含有的砷、硝酸盐、氟化物、高氯酸盐、氨氮、硫酸盐、金属离子及其他离子性化合物均可用净电容析术来处理。

净电容析（MCDI）系统有两种设计方案可供选择。一种是去除有带电荷的溶解性盐类；另一种是选择性去除一价离子，例如硝酸盐和氟化物。

传统去离子术

目前公的去离子术中，常见的脱盐方法有反渗透法、离子交换法和电渗析法，这些方法均存在着许多局限性。如采用反渗透法，系统对水的预处理要很高，高压泵能耗高，得水率较低，制水成本高；采用离子交换法，再生酸碱费用高，再生废液很容易对环境造成二次污染，系统操作要高；采用电渗析法，运行过程中阴极和阳极上容易结垢，从而影响出水水质，并缩短仪器的使用寿命且耗电量、耗水量都很高。

净电容析MCDI电极优点：

⑴ 净电容析MCDI电吸附脱盐的过程中，阴只能透过阴离子，阳离子被阻隔，阳只能透过阳离子，阴离子被阻隔。

⑵ 净电容析MCDI在脱附离子时，当反接电极后，离子会阻止离子吸附到对面极板上，以离子会脱附的更彻底，因此这也在连续的吸脱附过程中增加了电吸附装的脱盐能力。

⑶ 碳电极间的距离只是一层隔，几乎为，改了老式装电极片间设有蛇形或其他形式的液体通道结构，被处理的废水从四周一层一层漫过电极片进行吸附，该模块大的处是拆卸容易，可以随时根据需要调整电极的对数，而且电极片间距离很近，使其在通过较大流速溶液时对离子仍然有较的吸附能力。

MCDI术革新

1、 现有电容吸附法没有离子，水流直接冲刷碳电极，碳颗掉落的情况会持续发生；而MCDI由于电极中离子的遮挡和包覆，水流不直接冲刷碳电极，而是从离子间流过，加上我们特殊的碳电极加工方法，长期使用造成碳电极冲刷掉落的情况不会出现。

2、 当反接电极时，因为离子隔的作用，使得从电极上脱附的离子，只能回到溶液或水中，无法吸附到对面电极上，从而使电极得到充分的清洗，再下一次吸附，提高了离子去除率和装的运行效率；传统的电容吸附去离子术由于没有离子隔离，导致脱附过程中离子再次吸附到对面极板上，严重影响脱附效果，导致处理效率降低。

3、 由于离子的选择透过性，可以处理浓度几万毫克/升以上的溶液，由于电极的厚度极薄，电阻很小，再加上三明治式的距离结构，也可以处理浓度低于10毫克/升的溶液，改了现有电容吸附法一般只能处理浓度200-2000毫克/升的液体的现，扩大了适用范围。

4、 可以瞬间反冲出浓度高于原液10倍以上的浓缩液，利于回收和浓缩，可以减少蒸发和其他方法浓缩的流程，降低能耗，而现有电容吸附法反冲浓度化平缓，一般无法用于浓缩。

5、 传统的电容吸附去离子（CDI）术由于脱附不彻底导致结垢，这种结垢会导致吸附/脱附的效率下降，阻塞水流的通道，造成运行压力上升，容易破坏模块的密封形成漏水。而MCDI因为离子的作用使碳电极每次都得到充分的脱附，吸附效率不会下降，也不会形成胶体和结垢；同时，由于模块耐酸碱性，可以适用于强酸水质。

MCDI工作原理

要处理的废水通过进水口进入装，通过布水板均匀分布在处理模块组件四周，采用周边进水形式，被处理的废水一层一层漫过碳电极片进行吸附，该处理模块组件大的处是拆卸容易，可以随时根据需要调整碳电极片的对数，而且碳电极片间距离很近，使其在通过较大流速溶液时对离子仍然有较的吸附能力。吸附后的水由中流出，通过集水板从出水口流出，实现去离子目的；本装运行的吸附-脱附更替，通过电源的短接，反接完成，通过电磁阀切换倒极实现。

以同一种含离子废水的处理为例，该废水分别通过蠕动泵进入净电容析去离子装（MCDI）和传统的电容吸附去离子装（CDI），两个装的要区别一个是碳电极，一个是碳电极，其他有的工艺条件相近，进行连续进、出水电吸附试验。并在线监测瞬间电导率，直至电吸附平衡。再生时用原水冲洗，倒极脱附，收集浓缩废水。实验结果表明，净电容析去离子装（MCDI）脱盐效率远高于传统的电容吸附装（CDI）近50%，三次吸附-脱附循环后，脱附彻底，几乎可以达到原有电极的吸附能力；而传统的电容吸附装（CDI），吸附能力在下降。

净电容析去离子装（MCDI）与传统的电容吸附装（CDI）实验数据对比分析见下表：

进水

出水

去除率

MCDI

CDI

电导率,μS/cm

1000

37

422

96.30%

57.80%

盐浓度,mg/L

664

4.06

267.81

99.39%

59.67%

MCDI应用领域

◆市废水处理：二级生化处理后的污水经净电容析去离子，可作为循环水系统的补水或生产工艺用水回用。

◆工业废水处理：印染、造纸、电力、化工、冶金行业都需要大量的除盐水或纯水作为工艺用水。根据不同水质要，净电容析去离子术可替代传统的除盐术，以降低运行成本。

◆饮用水净化：去除大量的无机盐类，如钙、镁、氟、砷、钠、硝酸盐、硫酸盐、氯化物，使一些因无机盐类超标的水源得以有效利用。

◆苦咸水淡化：净电容析去离子术具有耐钙、镁、硫酸盐结垢的特点，在苦咸水特别是矿坑水高含盐量和有机物的淡化方面也有良的应用。

◆反渗透术的预处理：降低其硬度、TOC，可稳定反渗透系统的运行，提高出水水质和水的回收率，降低运行维护成本，延长的使用寿命。

◆EDI的预处理：即降低了预处理成本又能够满足EDI的进水要，对于低于1000μS/cm水质，MCDI出水可以达到10μS/cm以下，完全满足EDI入水的要，这种低浓度的水处理能耗只有0.3千瓦时/吨，远低于反渗透的处理成本，并且运行维护非常简单方便。