电控离子交换技术（ESIX）是一种将电化学方法和离子交换相结合的新型水处理技术,通过改变电活性离子交换功能材料的还原/氧化电位来控制离子的置入/置出,可用于快速分离溶液中低浓度的目标离子。ESIX工艺的技术核心是开发一种具有优良性能的电活性膜材料,这类膜材料包括无机半导体、导电聚合物（CP）及有机-无机杂化材料。近年来,结合有机与无机材料的优点,制备有机-无机杂化膜材料,成为ESIX功能材料的研究重点,但是该杂化体系也存在一些问题,如:杂化膜内同时具有无机和有机两种材料形成的离子通道,难以严格实现对目标离子的特异性识别;CP处于高电位时容易发生过氧化反应而导致电活性下降,离子传递阻力增加等。炭膜作为一种新型的多孔无机膜,在许多工业领域具有广阔的发展前景。炭膜可以通过炭质前体材料在惰性气体或真空环境下进行炭化而制成。值得注意的是,以煤为基础的炭膜不仅表现出可观的分离性能,而且具有良好的导电性,使膜分离和废水处理成为可能。常规ESIX工艺在连续分离过程中离子交换电极需要频繁地在待处理液及再生液之间来回转换,操作过程十分繁琐,且分离目标单一,很难在工业上得到实际的应用。因此,实现ESIX的连续操作、研发对多目标离子具有高选择性及同步快速离子交换性能的新型电控膜分离技术,对促进ESIX技术的发展和工业应用具有重要意义。为实现ESIX工艺的连续运行,本课题采用ESIX技术研发了一种新型电控膜分离装置,将该装置连接到外部电路系统和液路循环系统,分别考察炭膜电极在不同操作条件下分离回收模拟废液中低浓度铅离子(Pb²⁺)的效果,在加电条件下考察Pb²⁺初始浓度、电位对膜电极吸附效果的影响以及加电条件下pH值、电位对膜电极脱附效果的影响,最后通过重复实验研究了膜电极的吸附稳定性和脱附稳定性。主要研究结果如下:（1）新型电控膜分离装置以煤基管状炭膜为工作电极,其能有效地去除水中的Pb²⁺,施加-0.5 V的电位进行吸附时能够明显增强炭膜电极吸附Pb²⁺的能力,其吸附能力是不加电吸附时的2.2倍;随着吸附电位的增加,其吸附效率可由22.49%增加到65.35%;随着Pb²⁺初始浓度由10 mg/L增至50 mg/L,炭膜电极对Pb²⁺的吸附效率降低。（2）施加+0.7 V的电位进行脱附且维持脱附液pH=3时,同样能够明显增强炭膜电极脱附Pb²⁺的性能,其脱附能力是强酸不加电脱附时的1.4倍,随着脱附电位的增加,其脱附效率高达99%;随着再生液pH值由7降为3,炭膜电极对Pb²⁺的脱附性能显著增强;该装置不仅具有较佳的脱附性能,而且还避免因强酸带来的二次处理问题。（3）炭膜电极的吸附稳定性较好,而且在施加+0.7 V的电位进行脱附且脱附液pH=3时的脱附率达到96.86%,连续五次吸附/脱附后,炭膜电极仍能保持95.55%的脱附效率,具有较高的再生性能。