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电容法脱盐(Capacitive Deionization,CDI),具有低能耗和环境友好等优势,是当前脱盐技术的研究热点。膜电容法脱盐(Membrane capacitive deionization,MCDI)结合了CDI和离子交换膜的优势,消除了同离子效应,在提高脱盐效率上有很大的优势。为了解决CDI和MCDI组件放大带来的流动死区和流体分布不均匀问题,设计了一种新型的两级流体分布结构,对不同流动条件下组件的流体分布进行了CFD模拟计算,得出了最优的液体分布器结构。采用结构优化的CDI组件,以石墨带为电极材料,考察了电压、进料流量和隔网厚度等工艺参数对CDI脱盐性能的影响。结果表明:电压由0.8 V增加至2.0 V时,脱盐率和质量比吸附量均呈先增加后趋于稳定的趋势;进料流量由48m L/min增加至238 mL/min时,脱盐率和质量比吸附量均呈先增加后减小的趋势,在流量为142 m L/min时达到最大;由无隔网到隔网厚度增加至1.8 mm时,质量比吸附量呈先减小后增加的趋势。在电压为1.6 V、进料流量为142 m L/min、隔网厚度为1.8 mm时,CDI脱盐性能较佳。采用相同的工艺条件,对CDI与MCDI的脱盐性能及能耗进行了对比研究。结果表明:MCDI的脱盐率和电流效率较CDI分别增加了31.68%和36.16%。经过16 h的循环吸脱附实验,MCDI组件再生率高达99.01%,而CDI组件再生率仅为73.54%。在较优的工艺条件下,考察了进料浓度对MCDI饱和吸附性能和循环脱盐稳定性能的影响。结果表明:在不同的进料浓度下,MCDI都有较好的循环脱盐稳定性,且随着进料浓度的增加,MCDI饱和吸附能力进一步提高。当进料浓度为2000 mg/L(约4000μS/cm)时,其饱和质量比吸附量最大,为23.84 mg/g,是浓度为500 mg/L时的3倍多。表明MCDI组件可用于处理较高浓度的进料溶液。论文还对MCDI脱盐系统多组件串并联工艺方案进行了优化研究。以2000mg/L的NaCl为进料溶液,考察了组件串并联工艺(脱盐流程)对MCDI吸脱附性能及能耗的影响。结果表明:两对MCDI组件吸附和脱附均并联时,其吸附和脱附阶段的电流效率分别相对于吸附和脱附均串联时的增长率为27.5%和37%,并且其具有良好的循环脱盐稳定性和较高的再生率(97.37%)。