【微水會·第36期】姍姍來遲的加拿大膜電容技術正式出爐！
時間：2016-09-28 來源：微水會 作者：宇墨企業
水世界微水會開場SHOW
周五的快訊，看的不過癮？
不要緊，今天一并補上
嘉賓： 馮煒、 Dr. John Motto / 整理：馮茹 / 排版：漠瀟 / 統籌：潘鵬
微水會·第36期
主題：加拿大膜電容脫鹽技術介紹
提綱：
1 產業背景
2 公司介紹
3 技術特點及構成
4 技術優勢
5 應用案例
分享嘉賓：
馮煒博士 宇墨北美站研究員
Dr. John Motto Laboratory Manager, Senior Chemist
本期微水會首次與國際接軌，并與領先的海外技術轉移機構宇墨咨詢合作，帶來的可是洋公司的洋技術 & 洋產品。
不了解沒關系，先簡單介紹下。
宇墨企業管理咨詢（上海）有限公司 是中國國內首家也是唯一從事國際清潔技術轉移的專業機構，旨在建立全球清潔技術精英社群，聯動全球企業機構，集成技術轉移渠道，聯接中國市場，提供宇墨智庫服務，實現企業顯著，持久的經營業績提升，打造全球一流的國際清潔技術轉移咨詢機構。今天宇墨咨詢帶來的就是旗下 CleanConnect清潔技術轉移平臺 的實力代表之一。
加拿大 ENPAR公司，一家世界頂尖膜電容除鹽水處理技術公司在中國尋求股權投資和創建合資子公司。該公司的 膜電容脫鹽技術 全球領先，水處理回收率 超過95%，最大除鹽效果可使 導電率低至約0.5µS/cm。該膜電容脫鹽技術 能耗低，水回收率高，在工業用水除鹽，地下水修復和飲用水處理 等市場有很好的應用前景。
下面，下面一定莫眨眼，重磅來襲，小編木有放在快訊里其實是有原因滴，原因就是——小編擔心人氣太高，冷落了我們這一領先洋技術。So，我們放在技術內容中...
到底是神馬？是不是已經被好奇寶寶附體
鋪墊這么多，怎么也得千呼萬喚始出來喲，要不小編前面的工作豈不成了泡影
好了好了，這次來真的，一定仔細看
嘉賓隆重登場，要想一睹嘉賓尊容，是不得先呱唧呱唧？！
我知道的，姿勢已經擺好，就差手掌拍紅了。作為回饋，這次來真的！
分享嘉賓登場，這可是來自大洋彼岸的照片，不多瞅兩眼，怎可？
左一為：Dr. John Motto，右一為：馮煒博士
合作單位、Enpar都了解了，最重要的，嘉賓都給大家分享了！小編說話算數，木有獨享喲。
現在就算你不是這個表情，為了鼓勵水世界的仗義，是不是也該刷個，否則怎么能臉不紅心不跳的看下面更重磅的技術內容分享呢~~~
說了這么多，容小編緩緩，NOW，正式奉上技術大餐，看完別忘了贊一個，我們將鼓勵、支持及建議打包收下，在未來的日子里，為大家呈現更多精彩內容，敬請期待！
微水會·精彩講堂
一、膜電容技術
電容去離子技術（Capacitive Deionization，CDI）利用靜電吸附，在正負電極兩側富集水中的離子成分，從而達到除去水中的鹽分的目的，其除鹽原理和RO（反滲透）正好相反。在過去的20年間，CDI因為其預處理需求低，設備維護簡單，能耗低，水回收率高等技術優勢，與RO和ED（電滲析）技術形成較強的競爭關系。雖然在海水淡化、地下水修復，工農業用水回用和生活用水除鹽等市場的前景一直被看好，但卻因為和RO相比造價過高導致大規模的應用項目寥寥無幾。
隨著近年來電極材料的研究突破，超級電容技術的普及，CDI產品的成本和除鹽效率已經大大優化。同時，新型的MCDI（Membrane CapacitiveDeionization, MCDI）技術，通過在正負電極表面各緊貼一層離子交換膜，達到既保證離子的正常遷移、吸附，又同時避免了再生過程中脫附離子被二次吸附于對側電極，脫鹽效率較CDI提高30-50%左右，減少了總體項目的投資需求。
膜電容技術具有能量利用率高、污染小、易操作的特點，對幾乎所有的離子型污染物都有較好的吸附能力，包括：硫酸根、硝酸根、鐵、砷、鈉、鎂、鈣、銨根等等。此外，有機大分子蛋白質、細菌等也可以在外加電場作用下被離子化，因此該技術也可以用于工業流體處理和飲用水滅菌。
二、ESD產品
設備核心元件及ESD運行方式：
裝置體積：直徑20公分，高30公分。電極片厚度約為頭發絲的1/4，上圖所示圓柱體中大約裝有200多對活性炭電極片。
http://v.qq.com/x/page/r03290pus22.html
ESD設備運行步驟
以上視頻為大家演示了ESD設備運行的一個周期，主要分為吸附、電極再生和清洗三個步驟。當原水通過雙電極層的毫米級通道時，通過施加在流體上的靜電場，使其所含有的離子向帶有相反電荷的電極處移動，并被吸附在電極表面形成的雙電層中，使溶液中的離子濃度大大降低，從而達到去除離子的目的。當設計的吸附時間達到時（或電極上吸附的離子達到飽和后），反轉外加電場，正極變為負極，負極變為正極，這樣使被吸附的離子被瞬間排斥到溶液中，從而達到電極再生。因為電極再生速率非�？�，因此只需要非常小的整體流量即可以將富集在溶液中的離子沖出系統。循環以上三步可達到持續性的污水處理效果。
通過使用電荷屏障技術，在正負電極的各增加一層離子交換膜，可避免在電極再生過程中，被另一側電極排斥的離子在再生過程中產生二次吸附，大大提高了再生過程效率，縮短了再生過程時間，保證了非常高的水回收率。
產品特點及應用領域：
操作基于常溫常壓，對于進水預處理要求低，污堵發生概率低，一般一個月清洗一次即可。
電容吸附設備的運行可以根據需求調節，如果進水水質導電率有波動，可靈活調整電容吸附時間，使出水水質穩定，優化設備的運行效率。
因為電容吸附遵守吸附動力學的原則，因此ESD在獨立制備10MΩ以上的高/超純水的方向上，仍然需要EDI的協助，這也是該公司未來的研究方向之一。
產品對比：
整體而言，ESD和RO在項目投資上基本一致,運行成本更低，且電吸附核心元件具有長達10年的使用壽命。如果以產品生命周期（Life-cycleAssessment, LCA）的原則為計算標準，每立方米的產水成本低于RO，具有更好的長遠經濟價值。
主要市場：
該技術產品可應用于家庭和工業用水的軟化、廢水凈化，處理水溶性的放射性廢物，處理核能電廠廢水；純水和高純水領域可以用來制備半導體加工所用高純水，也可作農業灌溉用水等。
以工業高純水制備為例，常用的兩級RO+EDI的工藝存在的問題是水的回收率通常比較低。如果選擇兩級ESD+EDI組合，可以使整體系統水的利用率可達80%以上；如果對已有的一套兩級RO+EDI的設備組合進行改造，可選擇使用ESD處理RO濃水，如果通過ESD回收80%左右的濃水到一級RO, 就可以大大提高工藝的整體水回收率。
由于ESD設備體積小，同時具有滅菌功能，因此可被設計成家用飲用水單元，也可設計成市政飲用水處理設備。在加拿大，該技術同時被應用于水培大棚循環水處理，通過去除循環水中的鹽分，提高循環水的使用周期。
三、預期成本核算和性能對比
以某紡織行業5000噸生產用水除鹽項目為例，進水導電率500µS/cm，出水要求導電率低于200µS/cm，當地的工業用水和排放合并收費為4.15元/噸，企業年用水量為72萬噸。該項目若使用ESD產品，成本和投資回報計算如下：
四、應用案例分享
宇墨點評：
從行業視角來看，CDI 在全球范圍的市場中目前處于重要的提升期，行業領先的各大技術公司紛紛在積極地擴大產品的滲透范圍和融資力度，未來幾年的政府投資力度和股權投資也都被看好。這一領域的前景直接與國家對工業節水（水回用率）的硬性目標相關聯。目前最為明確的目標是 “ 水十條 ” 提出的 “ 到2020年，缺水城市再生水利用率達到20%以上，京津冀地區達到30%以上” ，而2013年全國的再生水回用率是8.3%，可估算出還有比較大的提高空間，因此這一市場應該在成長期的后半段。
該技術主要面對工業客戶的中水回用市場，資質門檻低。但潛在客戶大多為大型國企，因此需要有經營企業（政府）關系的能力。此外，全球范圍內擁有該技術的公司非常少，因此大部分競爭企業較難直接獲得此項技術。在資本型企業的擠壓之下，比如：環能科技、巴安水務、萬邦達等技術型企業將在日后的宣傳上著重突出其技術標簽。因而有賣點的“絕活”式技術（可成為企業名片）將很受這些企業青睞，投資（并購）價值較高。
微水會·答疑解惑
▷問題1：請問該技術對回收率之外的大約10%的水是怎么考慮的？如何處理？
答：根據處理的情況，對于10%的清洗電容溶液的處理有不同的策略。比如說在海水處理行業，我們可以將這10%重新回用到1級RO，這樣整體的系統達到0排放，或者說也可以根據情況直接作為廢水排放。
▷問題2：除鹽除重金屬最終除到哪去了是被膜電容吸附了么？
答：被電容吸附的重金屬離子，在吸附的過程中是相當于被吸附（截留）在電容表面。在電極再生和清洗的過程中，反轉電極之后，它們會從該吸附電極上被排斥下來，然后被清洗用水帶出系統。
▷問題3：該設備最核心的活性炭膜片壽命大約多長？
答：活性碳電極的使用壽命為7-10年，電容在使用過程中會有定期的維護和清洗。
▷問題4：這種設備不知能否用在中水回用上么？
答：工業中水回用是ESD的一個主要的潛在市場，我們有一個在韓國運行的類似案例，這個案例里的回用水有的較高濃度的磷，通過ESD多余的磷被有效的去除，達到水回用標準。
▷問題5：電容之間是并聯的么？如果一個電容失效了，出水出現問題怎么辦？
答：所有的電容在電路上是串聯關系，在水路上是并聯關系。如果一個電容失效，可以簡單的把一個單元從系統中獨立出來進行維護，清洗或者更換，同時維持整體系統的運行。在設備的運行過程中，每個模塊都獨立的處于吸附，電極再生或者清洗階段，互不影響。
▷問題6：在有重金屬存在的情況下以及在堿土金屬存在的情況下，如何解決陰極的鈍化？
答：為了維持電極的吸附效率，我們公司對于ESD的維護和清洗有明確的要求和指示。
▷問題7：：如何防止在有機物或堿土金屬存在的情況下，對離子膜的污堵？
答：當處理水的硬度非常高的時候，我們會監測系統內的壓力，當壓力過大時就會啟動設備清洗。清洗的過程使用稀鹽酸（pH=1.5）, 當酸液在電容中回流一定時間后，就會排出系統外。對于高硬度的入水，我們同時會被設備進行一些微調。
有機物對ESD膜的污堵影響較小。我們目前正在進行的項目包括，利用ESD處理糖漿中的鹽分，和利用ESD處理有機溶劑中的氯化鈉。在兩個項目都沒有出現污堵現象。當原水中含有較高的藻類，病毒和BOD的時候，會相對容易發生污堵。在這種情況下需要提供很高的前處理。
▷問題8： ESD的產品是模塊化設計嗎？如果處理量較大的時候如何處理？
答：ESD是模塊化設計，每個模塊包含9個電容，根據處理量的需求，進行疊加。
▷問題9：看到圖片上離子膜是貼著極板安裝的，這樣做有什么好處？極板區域的流道能保證嗎？
答：離子交換膜的主要作用為提高電極再生的效率.電極再生過程中，正負電極的極性反轉，離子膜的存在是為了防止被排斥的離子被二次吸附。在兩個電極之前仍然存在足夠的空間維持水流，不會因為膜的存在而阻礙。
▷問題10：在地下水修復中，中國常見的對鐵和錳的超標處理要求，該技術從成本和處理效果上能有所優勢表現嗎？
答：ESD可以很好的處理地下水中的錳，我們的一個正在進行的案例，可以把錳的濃度降低到10PPB.對于鐵離子的處理，如果鐵離子的溶度較低，ESD可以承受，但如果鐵離子濃度較高，則需要前處理。
▷問題11：請問清洗是采用化學藥劑清洗嗎？還是有其他方法？
答：設備的清洗是利用稀鹽酸在系統中回流，酸的濃度會根據清洗的需求進行調節，回流后酸液會被排出系統外，然后使用清水回流來保證去除所有的酸液。
▷問題12：PPT中提到EST技術的一個優勢是“可根據需求去除某種特定離子（一價/兩價）”，請問技術原理上是如何實現的？
答：ESD公司擁有兩套的不用設計，常規版會平均的處理污水的一價和二價離子，同時也擁有只處理一價離子的設備。
▷問題13：請問EDS內部的陰陽極都是GAS活性炭片嗎？
答：是的，活性炭是電極材料的一部分。
微水會·結束語
奉獻這么精彩的內容，以示感謝是必須的。首先非常感謝 宇墨咨詢，感謝@馮煒 Wei Feng 馮煒 博士及團隊，感謝 Dr.John Motto 給我們帶來了一場精彩絕倫的技術分享盛宴。
本期微水會中，我們認識和學習了具有能耗低、水回收率高、除鹽率高等優勢的膜電容技術，詳細了解了基于這一洋技術研發的ESD產品，其可應用于如純水制備、地下水修復、污水凈化等諸多領域。在答疑環節，水友們用問題表達了對這一技術的熱情和興趣，就中水回用、堵膜情況如何防止、電容間關系、單模塊處理量、離子膜貼極板安裝優點等尋求解答，并均獲精準解答。
生態文明建設理念和要求的提出，整治環境污染，提升環境質量也躍為評判發展的重要標準，加之嚴峻的資源形勢，如果能將此技術恰到好處的應用和推廣，實現雙贏也為時不遠。
號外！Enpar公司很有興趣將這一產品帶至中國市場，同時也在積極尋求國內戰略合作伙伴和融資機會。感興趣或有意向的各位同仁可聯系宇墨咨詢。
最后介紹一個地方給大家...
有一群人，他們為環保兢兢業業但偶有煩惱無人解；有一個地方，致力于水行業有平臺但渴求賢才；于是，奇妙的事情就這樣發生咯，也許是偶然，也許是天意，他們相遇了，更奇妙的是，當環保人發現這里盡是同道中人時，開啟了“話嘮模式”聊聊實戰、聽聽講課、偶爾吐槽一下and種種，可謂是忙的不亦樂乎。喏，這群人就是——奮戰于水行業各領域的“環保兵”，這個地方就是 —— 水世界社群。
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