CN106044970A - 一种基于流动电极电容去离子（fcdi）脱盐的方法及应用 - Google Patents
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Abstract
一种基于流动电极电容去离子（FCDI）脱盐的方法及应用，包括直流稳压电源、流动电极、双通道蠕动泵、FCDI模块单元、小型蠕动泵、电导率仪、有机玻璃固定装置、不锈钢接口、电极接片，双通道蠕动泵两条泵管的一端分别置于阳极室流动电极液和阴极室流动电极液，另一端分别与有机玻璃固定装置下部的不锈钢接口相连，流动电极通过蠕动泵提供的压力通过不锈钢接口进入FCDI单元模块，进水用小型蠕动泵向FDCI单元模块以一定流速泵入配制好的不同浓度的氯化钠溶液，电导率仪测量出水电导率浓度。该发明反应装置结构简单、无需投加化学药剂、运行费用低、操作简单，易于实现自动化控制及在线监测，能耗低、节约电极的制备成本、应用于环境工程及水处理技术领域中。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程及水处理技术领域中的一种基于流动电极电容去离子(FCDI)脱盐的方法及应用。
背景技术
中国是一个干旱缺水的国家，全国600多座城市中，已有400多个城市存在淡水资料不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。而全球约98％的水是含有较大盐度的苦咸水、海水等不用直接饮用的盐水资源。如果能够发展一种低能耗可以有效地去除其中的盐分而不带来任何二次污染的脱盐技术，将能给全球性水危机问题提供一个实质性的解决途径。
目前，比较广泛使用的脱盐技术包括反渗透(Reverse Osmosis)、电渗析(Electro-dialysis)、蒸馏法(多级闪蒸Multi-stage flash distillation、多效闪蒸Multi-effect distillation)、离子交换法等。但这些传统脱盐技术普遍存在能耗高，建设费用高以及二次污染等问题。比如反渗透需要高压、高驱动能量和水利用率低；闪蒸能耗很大；离子交换需要昂贵的再生工艺，而且再生过程会带来二次污染；电渗析使用的电压非常高。
近年来，一种由电化学原理衍生的电吸附除盐技术，也称为电容去离子技术(CDI)，因其简单、低能耗、环境友好等优势不仅有能力避免以上几种脱盐技术存在的问题，也越来越受到人们的重视和关注。该技术的基本原理是通过对多孔吸附电极施加一个外部电压，在两个电极间形成静电场，带电离子在静电场作用下被强制向带有相反电荷的电极处移动。溶液中的阴阳离子在直流电场作用下分别向正负两极移动，并被吸附在电极与溶液界面形成的双电层中，从而去除离子的目的，此过程为吸附。而当电极吸附达到饱和时，将正负电极片短接或者反接，电极上吸附的离子将重新释放到水溶液中，从而实现电极再生，此过程为脱附。由于电容去离子充电吸附过程仅需1-2V的直流电，因此其本质是一个低电耗的电吸附过程；另外电容去离子系统的再生过程不需要任何化学药剂，只通过电极的放电来完成，不会对环境产生污染，是一种环境友好型的水处理技术。
尽管CDI技术近来成为研究热点，但随着该技术的进一步应用发展，经典CDI体系因采用固定碳电极，电极表面吸附一定量的离子之后，槽电压降低，易造成孔道中的离子脱附，增大出水中离子浓度，从而限制CDI系统的吸附容量。另外，采用固定电极，若无脱附，则当多孔碳电极吸附离子饱和后CDI的脱盐效率几乎为零，故若保证CDI体系正常运行，一旦电极表面的吸附点位达到饱和则需对电极进行再生处理，即需要对电极进行不断地充放电交替操作；而且由于多孔碳电极的有效容量受限于脱盐单元的规模，使得CDI在高盐废水脱盐时的成本和能耗显著提升；同时传统CDI用电极的制备方法较复杂，在提升吸附容量的同时也增加了反应器的成本。
为避免传统CDI系统存在的上述不足，提升脱盐效率，国外已有少数学者制备碳悬浮液(碳泥浆)作为流动电极，应用于CDI工艺，也称为流动电极电容去离子(FCDI)工艺。它是利用集电器表面刻划的孔道中悬浮的碳材料作为电极(作用等同于传统CDI系统中的固定碳电极)，施加电压的条件下，电解液中的离子通过离子交换膜迁移，进入流动电极，被其中悬浮的碳材料吸附，从而达到脱盐的效果。但目前关于FCDI工艺的研究尚处于起步阶段，国内未见有任何关于FCDI脱盐的研究报道，国外的报道也集中于FCDI装置的开发和离子交换膜的制备，缺乏对其工艺参数的优化等进一步研究。因此，迫切需要开展FCDI脱盐技术进一步研究，分析流动电极的性能，开展FCDI过程影响因素研究。因此，研制一种基于流动电极电容去离子(FCDI)脱盐的方法及应用一直是急待解决的新课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于流动电极电容去离子(FCDI)脱盐的方法及应用，该发明需要解决的技术课题是开展FCDI过程流动电极的性能以及浓度参数的优化研究，以避免传统CDI固定电极存在的弊端，提升脱盐效率。
本发明的目的是这样实现的：一种基于流动电极电容去离子(FCDI)脱盐的方法及应用，包括直流稳压电源、流动电极、双通道蠕动泵、FCDI模块单元、小型蠕动泵、电导率仪、有机玻璃固定装置、不锈钢接口、电极接片，双通道蠕动泵两条泵管的一端分别置于阳极室流动电极液和阴极室流动电极液，另一端分别与有机玻璃固定装置下部的不锈钢接口相连，流动电极通过蠕动泵提供的压力通过不锈钢接口进入FCDI单元模块，电极片通过有机玻璃固定装置提供的水平方向的压力与FCDI单元模块紧密接触，电极片顶端分别与直流稳压电源的正负极相连，为FCDI单元模块提供电驱动力，进水用小型蠕动泵向FDCI单元模块以一定流速泵入配制好的不同浓度的氯化钠溶液，电导率仪测量出水电导率浓度。
所述的FCDI单元模块由集流板、阴离子交换膜、阳离子交换膜、活性炭、流动电极流道、进水室组成，配制好的氯化钠溶液模拟实际进水，溶液进入进水室，配制好的动电极进入集流板上的流动电极流道，溶液中的阴离子在电场力的作用下透过阴离子交换膜，进入流动电极流道，被流道中的活性炭产生的双电层吸附，溶液中的阳离子在电场力的作用下透过阳离子交换膜，被流道中的活性炭产生的双电层吸附，从而达到脱盐的目的；进水室由进水口、硅胶板、进水流道、不锈钢注射针头、硅胶条组成，进水口在蠕动泵的作用下通过不锈钢注射针头进入由硅胶条与硅胶板组成的进水室流道，经过一定时间的电吸附作用，通过不锈钢注射针头从进水室流出。
所述的集流板的材质为高纯石墨，采用金属球磨的方法将其进一步加工为表面刻有2mm深度电极流道的FCDI专用集流板，流道的始发与终止端打孔充当流动电极的泵入口及出口；
所述的阴阳离子交换膜采用杭州埃尔环保科技有限公司出品的商用0.42mm厚规格的阴阳离子交换膜，阴离子交换膜置于阳极集流板一侧，溶液中的阴离子经电场力的作用迁移至阳极，阴离子交换膜阻挡流体电极液中的阳离子向阴极的迁移；
所述的电极接片选用一定厚度的铜箔，在FCDI固定装置产生的水平压力下与集流板紧密接触，电极接片顶端同电源正负极接口相连，实现FCDI模块单元的供电；
所述的进水室由2mm厚的硅胶板所组成，硅胶板的长宽与集流板相同，进出水接口采用医用不锈钢注射针头，进水室内部设有与集流板流道间隔部位相同长宽的硅胶条，放置位置与间隔部位相重叠；
所述的有机玻璃固定装置中的有机玻璃板材四周打孔供固定用；分别在单块有机玻璃板与集流板流动电极进出口重合的部位打孔，并镶嵌不锈钢接口用来充当电极的泵入口和出口；采用一定规格的螺丝穿过孔隙与配套的螺母组合，实现FCDI单元模块的固定。
所述的流动电极为由高比表面积活性炭，炭黑，氯化钠溶液三者混合并在磁力搅拌作用下所形成的导电悬浮液；
所述的流动电极输入单元由双通道恒流蠕动泵组成，蠕动泵软管一端接流动电极储存罐，另一端接有机玻璃板表面镶嵌的流动电极接入口；
所述的电压供给单元由直流稳压电源组成，电压供给范围为0-30V。
所述的一种基于流动电极电容去离子(FCDI)脱盐系统的脱盐方法，按照以下步骤进行：
(1)配制两杯总体积为250mL的流动电极，活性炭的质量分数比为14％，活性炭与炭黑的质量比为3:2，氯化钠电解液浓度为0.6mol/L，一杯充当阳极液，另一杯作为阴极液；
(2)制得的流动电极液放置于磁力搅拌器上的烧杯内，磁力转子以一定速率均匀搅拌流动电极，使得其体系内的活性炭和炭黑均匀分散于悬浮液中，阳极电极液和阴极电极液通过双通道蠕动泵分别泵入FCDI单元模块的阳极和阴极集流板；
(3)配制不同浓度的氯化钠溶液模拟实际进水，通过小流量蠕动泵泵入至进水室；
(4)FCDI模块的操作条件为：基板间距2mm，直流稳压电压供给电压为2V，电吸附时间约为3h，进水流速为15mL/min，流动电极流速为100mL/min；
(5)电极接片通过鳄鱼夹导线与可调式直流稳压电源相连接，利用直流稳压电源提供一个低电压，在两个电极间形成静电场，电性离子在静电场作用下被强制向带有相反电荷的电极处移动，在集流板表面刻划的孔道中，以电解液为载体的条件下，碳材料以悬浮状态流动于集流板间作为电极，作用等同于传统CDI系统中的固态静止的碳电极。施加电压的条件下，电解液中的离子通过离子交换膜迁移，进入流动电极，被其中通电的悬浮碳材料所产生的双电层所吸附，随着电极液的泵出，所吸附的离子也一并流出，达到除去溶液中电性离子的目的；
(6)通过电导率仪监测出水的电导率，电导率仪同计算机相连，每隔30s记录出水电导率浓度，通过监测数据来调整进水流速，电极液流速，电极电压操作参数维持反应器的长期稳定脱盐。
所述的一种基于流动电极电容去离子(FCDI)脱盐的方法及应用，所述的一种基于流动电极电容去离子(FCDI)脱盐系统及脱盐方法的实际应用于环境工程及水处理技术领域中。
本发明的要点在于它的结构及工作原理。其工作原理，FCDI模块单元可以通过调整流动电极的流速，集流板流道尺寸以及集流板的大小来调节电极对离子的电容吸附量，无需通过制备高比电容的电极以及增大涂覆面积来提高电吸附量，节约了电极的制备成本。该反应装置具有结构简单、无需投加化学药剂、运行费用低、操作简单，易于实现自动化控制及在线监测，能耗低的有点。对于不同浓度的含盐废水，FCDI反应器较传统的CDI反应器具有更好的电吸附适应能力，传统CDI反应器集流板上涂覆的电极材料有限，制备后的处理容量固定，随着实际进水盐浓度的波动，实际处理量极有可能超出预定值，导致后续的电极改造过程成本较高且复杂，而FCDI反应器可避免CDI反应器存在的这些弊端。采用本发明技术装置处理不同浓度含盐废水，相较于传统CDI反应器，其脱盐率约可提高5-20％，脱盐速率可提高10％左右。
一种基于流动电极电容去离子(FCDI)脱盐的方法及应用与现有技术相比，具有反应装置结构简单、无需投加化学药剂、运行费用低、操作简单，易于实现自动化控制及在线监测，能耗低、节约电极的制备成本、采用本发明技术装置处理不同浓度含盐废水，相较于传统CDI反应器，其脱盐率约可提高5-20％，脱盐速率可提高10％左右等优点，将广泛地应用于环境工程及水处理技术领域中。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
图1是本发明流动电极电容去离子脱盐系统结构示意图。
图2是本发明FCDI单元模块结构示意图。
图3是本发明集流板及流动电极流道结构示意图。
图4是本发明进水室及进水流向结构示意图。
图5是本发明活性炭放大500、1000、1500倍的扫描电镜图像。
图6是本发明炭黑放大500、1000、1500倍的扫描电镜图像。
具体实施方式
参照附图，一种基于流动电极电容去离子(FCDI)脱盐的方法及应用，包括直流稳压电源、流动电极、双通道蠕动泵、FCDI模块单元、小型蠕动泵、电导率仪、有机玻璃固定装置、不锈钢接口、电极接片，双通道蠕动泵两条泵管的一端分别置于阳极室流动电极液和阴极室流动电极液，另一端分别与有机玻璃固定装置下部的不锈钢接口相连，流动电极通过蠕动泵提供的压力通过不锈钢接口进入FCDI单元模块，电极片通过有机玻璃固定装置提供的水平方向的压力与FCDI单元模块紧密接触，电极片顶端分别与直流稳压电源的正负极相连，为FCDI单元模块提供电驱动力，进水用小型蠕动泵向FDCI单元模块以一定流速泵入配制好的不同浓度的氯化钠溶液，电导率仪测量出水电导率浓度。
所述的FCDI单元模块由集流板、阴离子交换膜、阳离子交换膜、活性炭、流动电极流道、进水室组成，配制好的氯化钠溶液模拟实际进水，溶液进入进水室，配制好的动电极进入集流板上的流动电极流道，溶液中的阴离子在电场力的作用下透过阴离子交换膜，进入流动电极流道，被流道中的活性炭产生的双电层吸附，溶液中的阳离子在电场力的作用下透过阳离子交换膜，被流道中的活性炭产生的双电层吸附，从而达到脱盐的目的；进水室由进水口、硅胶板、进水流道、不锈钢注射针头、硅胶条组成，进水口在蠕动泵的作用下通过不锈钢注射针头进入由硅胶条与硅胶板组成的进水室流道，经过一定时间的电吸附作用，通过不锈钢注射针头从进水室流出。
所述的集流板的材质为高纯石墨，采用金属球磨的方法将其进一步加工为表面刻有2mm深度电极流道的FCDI专用集流板，流道的始发与终止端打孔充当流动电极的泵入口及出口；
所述的阴阳离子交换膜采用杭州埃尔环保科技有限公司出品的商用0.42mm厚规格的阴阳离子交换膜，阴离子交换膜置于阳极集流板一侧，溶液中的阴离子经电场力的作用迁移至阳极，阴离子交换膜阻挡流体电极液中的阳离子向阴极的迁移；
所述的电极接片选用一定厚度的铜箔，在FCDI固定装置产生的水平压力下与集流板紧密接触，电极接片顶端同电源正负极接口相连，实现FCDI模块单元的供电；
所述的进水室由2mm厚的硅胶板所组成，硅胶板的长宽与集流板相同，进出水接口采用医用不锈钢注射针头，进水室内部设有与集流板流道间隔部位相同长宽的硅胶条，放置位置与间隔部位相重叠；
所述的有机玻璃固定装置中的有机玻璃板材四周打孔供固定用；分别在单块有机玻璃板与集流板流动电极进出口重合的部位打孔，并镶嵌不锈钢接口用来充当电极的泵入口和出口；采用一定规格的螺丝穿过孔隙与配套的螺母组合，实现FCDI单元模块的固定。
所述的流动电极为由高比表面积活性炭，炭黑，氯化钠溶液三者混合并在磁力搅拌作用下所形成的导电悬浮液；
所述的流动电极输入单元由双通道恒流蠕动泵组成，蠕动泵软管一端接流动电极储存罐，另一端接有机玻璃板表面镶嵌的流动电极接入口；
所述的电压供给单元由直流稳压电源组成，电压供给范围为0-30V。
所述的一种基于流动电极电容去离子(FCDI)脱盐系统的脱盐方法，按照以下步骤进行：
(1)配制两杯总体积为250mL的流动电极，活性炭的质量分数比为14％，活性炭与炭黑的质量比为3:2，氯化钠电解液浓度为0.6mol/L，一杯充当阳极液，另一杯作为阴极液；
(2)制得的流动电极液放置于磁力搅拌器上的烧杯内，磁力转子以一定速率均匀搅拌流动电极，使得其体系内的活性炭和炭黑均匀分散于悬浮液中，阳极电极液和阴极电极液通过双通道蠕动泵分别泵入FCDI单元模块的阳极和阴极集流板；
(3)配制不同浓度的氯化钠溶液模拟实际进水，通过小流量蠕动泵泵入至进水室；
(4)FCDI模块的操作条件为：基板间距2mm，直流稳压电压供给电压为2V，电吸附时间约为3h，进水流速为15mL/min，流动电极流速为100mL/min；
(5)电极接片通过鳄鱼夹导线与可调式直流稳压电源相连接，利用直流稳压电源提供一个低电压，在两个电极间形成静电场，电性离子在静电场作用下被强制向带有相反电荷的电极处移动，在集流板表面刻划的孔道中，以电解液为载体的条件下，碳材料以悬浮状态流动于集流板间作为电极，作用等同于传统CDI系统中的固态静止的碳电极。施加电压的条件下，电解液中的离子通过离子交换膜迁移，进入流动电极，被其中通电的悬浮碳材料所产生的双电层所吸附，随着电极液的泵出，所吸附的离子也一并流出，达到除去溶液中电性离子的目的；
(6)通过电导率仪监测出水的电导率，电导率仪同计算机相连，每隔30s记录出水电导率浓度，通过监测数据来调整进水流速，电极液流速，电极电压操作参数维持反应器的长期稳定脱盐。
所述的一种基于流动电极电容去离子(FCDI)脱盐的方法及应用，所述的一种基于流动电极电容去离子(FCDI)脱盐系统及脱盐方法的实际应用于环境工程及水处理技术领域中。
下面叙述一种基于流动电极电容去离子(FCDI)脱盐方法的实施例：
实施例一
采用上述FCDI系统处理初始NaCl浓度为500mg/L的含盐废水。
操作条件为：流动电极流速为100ml/min，进水流速为15ml/min，操作电压为2.0V，电极板间距为2mm，初始浓度为500mg/L。
按照以下步骤进行：
(1)用去离子水(电导率小于5μs/cm)配制NaCl浓度为500mg/L的盐溶液即模拟原水。
(2)采用循环进出水的方式，利用恒流蠕动泵以一定的流速将500mg/L的NaCl原水抽出，从FCDI模块单元的底部抽入，经顶部流出，最终再流回烧杯中，利用直流稳压电源对FCDI模块单元两端施以一定的电源电压，对FCDI模块充电进行电吸附除盐。
(3)经过一段吸附时间后，待溶液电导率不再变化时说明离子达吸附平衡，电吸附过程完成。开始离子脱附(放电过程)实验——断开电源，将正负电极短接放电，待离子脱附完全后，完成一次吸脱附即充放电过程。
(4)重新连接电源，进行新一轮吸脱附(充放电)实验，如此循环往复。
(5)计算脱盐速率、脱盐效率。
表1 500mg/L初始NaCl溶液浓度下FCDI与CDI脱盐效果比较
| 类型 | NaCl初始浓度(mg/L) | 脱盐率(％) | 脱盐速率(mg/L·min) |
| 传统CDI反应器 | 500 | 43.3 | 1.21 |
| FCDI反应器 | 500 | 45.7 | 1.23 |
实施例二
采用上述FCDI系统处理初始NaCl浓度为1000mg/L的含盐废水。
操作条件为：流动电极流速为100ml/min，进水流速为15ml/min，操作电压为2.0V，电极板间距为2mm，初始浓度为1000mg/L。
按照以下步骤进行：
(1)用去离子水(电导率小于5μs/cm)配制NaCl浓度为1000mg/L的盐溶液即模拟原水。
(2)采用循环进出水的方式，利用恒流蠕动泵以一定的流速将1000mg/L的NaCl原水抽出，从FCDI模块单元的底部抽入，经顶部流出，最终再流回烧杯中，利用直流稳压电源对FCDI模块单元两端施以一定的电源电压，对FCDI模块充电进行电吸附除盐。
(3)经过一段吸附时间后，待溶液电导率不再变化时说明离子达吸附平衡，电吸附过程完成。开始离子脱附(放电过程)实验——断开电源，将正负电极短接放电，待离子脱附完全后，完成一次吸脱附即充放电过程。
(4)重新连接电源，进行新一轮吸脱附(充放电)实验，如此循环往复。
(5)计算脱盐速率、脱盐效率。
表2 1000mg/L初始NaCl溶液浓度下FCDI与CDI脱盐效果比较
| 类型 | NaCl初始浓度(mg/L) | 脱盐率(％) | 脱盐速率(mg/L·min) |
| 传统CDI反应器 | 1000 | 24.4 | 1.22 |
| FCDI反应器 | 1000 | 26.2 | 1.26 |
实施例三
采用上述FCDI系统处理初始NaCl浓度为2000mg/L的含盐废水。
操作条件为：流动电极流速为100ml/min，进水流速为15ml/min，操作电压为2.0V，电极板间距为2mm，初始浓度为2000mg/L。
按照以下步骤进行：
(1)用去离子水(电导率小于5μs/cm)配制NaCl浓度为2000mg/L的盐溶液即模拟原水。
(2)采用循环进出水的方式，利用恒流蠕动泵以一定的流速将2000mg/L的NaCl原水抽出，从FCDI模块单元的底部抽入，经顶部流出，最终再流回烧杯中，利用直流稳压电源对FCDI模块单元两端施以一定的电源电压，对FCDI模块充电进行电吸附除盐。
(3)经过一段吸附时间后，待溶液电导率不再变化时说明离子达吸附平衡，电吸附过程完成。开始离子脱附(放电过程)实验——断开电源，将正负电极短接放电，待离子脱附完全后，完成一次吸脱附即充放电过程。
(4)重新连接电源，进行新一轮吸脱附(充放电)实验，如此循环往复。
(5)计算脱盐速率、脱盐效率。
表3 2000mg/L初始NaCl溶液浓度下FCDI与CDI脱盐效果比较
| 类型 | NaCl初始浓度(mg/L) | 脱盐率(％) | 脱盐速率(mg/L·min) |
| 传统CDI反应器 | 2000 | 19.8 | 2.11 |
| FCDI反应器 | 2000 | 24.4 | 2.49 |
下面结合实施例进一步叙述本发明：
利用扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)分析流体电极中碳材料的表观形貌。
将作为流动电极中碳填料的活性炭和炭黑的干燥粉末分别固定在样品台上，经离子溅射仪镀金后，用SHIMADZU公司的SSX-550型扫描电子显微镜观察其表面形貌，其扫描电镜图像如图5、图6所示。
由商用活性炭的SEM图可以看出电极表面颗粒较为均匀，颗粒尺寸较小，从而导致其比表面积较大，在电容去离子过程中，离子可以进入孔内从而吸附在电极上，达到脱盐的目的。同时粗糙的表面降低了电极表面的疏水性，提高了电极与溶液的接触面积，增大了电极比表面积利用率，因而有较大的吸附量。
炭黑在流动电极中充当导电剂的角色，从电镜图像可以观察到，其粒径要高于活性碳4-5倍，表面较为粗糙，有利于与电解液更好地接触，并与活性碳实现电连接，粗糙的表面也易于吸附比表面积较大的活性碳，进一步提高流动电极的导电性。
Claims (6)
1.一种基于流动电极电容去离子（FCDI）脱盐的方法及应用，包括直流稳压电源、流动电极、双通道蠕动泵、FCDI模块单元、小型蠕动泵、电导率仪、有机玻璃固定装置、不锈钢接口、电极接片，其特征在于：双通道蠕动泵两条泵管的一端分别置于阳极室流动电极液和阴极室流动电极液，另一端分别与有机玻璃固定装置下部的不锈钢接口相连，流动电极通过蠕动泵提供的压力通过不锈钢接口进入FCDI单元模块，电极片通过有机玻璃固定装置提供的水平方向的压力与FCDI单元模块紧密接触，电极片顶端分别与直流稳压电源的正负极相连，为FCDI单元模块提供电驱动力，进水用小型蠕动泵向FDCI单元模块以一定流速泵入配制好的不同浓度的氯化钠溶液，电导率仪测量出水电导率浓度。
2.根据权利要求1所述的一种基于流动电极电容去离子（FCDI）脱盐系统，其特征在于：所述的FCDI单元模块由集流板、阴离子交换膜、阳离子交换膜、活性炭、流动电极流道、进水室组成，配制好的氯化钠溶液模拟实际进水，溶液进入进水室，配制好的动电极进入集流板上的流动电极流道，溶液中的阴离子在电场力的作用下透过阴离子交换膜，进入流动电极流道，被流道中的活性炭产生的双电层吸附，溶液中的阳离子在电场力的作用下透过阳离子交换膜，被流道中的活性炭产生的双电层吸附，从而达到脱盐的目的；进水室由进水口、硅胶板、进水流道、不锈钢注射针头、硅胶条组成，进水口在蠕动泵的作用下通过不锈钢注射针头进入由硅胶条与硅胶板组成的进水室流道，经过一定时间的电吸附作用，通过不锈钢注射针头从进水室流出。
3.根据权利要求1所述的一种基于流动电极电容去离子（FCDI）脱盐系统，其特征在于：所述的集流板的材质为高纯石墨，采用金属球磨的方法将其进一步加工为表面刻有2mm深度电极流道的FCDI专用集流板，流道的始发与终止端打孔充当流动电极的泵入口及出口；
所述的阴阳离子交换膜采用杭州埃尔环保科技有限公司出品的商用0.42mm厚规格的阴阳离子交换膜，阴离子交换膜置于阳极集流板一侧，溶液中的阴离子经电场力的作用迁移至阳极，阴离子交换膜阻挡流体电极液中的阳离子向阴极的迁移；
所述的电极接片选用一定厚度的铜箔，在FCDI固定装置产生的水平压力下与集流板紧密接触，电极接片顶端同电源正负极接口相连，实现FCDI模块单元的供电；
所述的进水室由2mm厚的硅胶板所组成，硅胶板的长宽与集流板相同，进出水接口采用医用不锈钢注射针头，进水室内部设有与集流板流道间隔部位相同长宽的硅胶条，放置位置与间隔部位相重叠；
所述的有机玻璃固定装置中的有机玻璃板材四周打孔供固定用；分别在单块有机玻璃板与集流板流动电极进出口重合的部位打孔，并镶嵌不锈钢接口用来充当电极的泵入口和出口；采用一定规格的螺丝穿过孔隙与配套的螺母组合，实现FCDI单元模块的固定。
4.根据权利要求1所述的一种基于流动电极电容去离子（FCDI）脱盐系统，其特征在于：所述的流动电极为由高比表面积活性炭，炭黑，氯化钠溶液三者混合并在磁力搅拌作用下所形成的导电悬浮液；
所述的流动电极输入单元由双通道恒流蠕动泵组成，蠕动泵软管一端接流动电极储存罐，另一端接有机玻璃板表面镶嵌的流动电极接入口；
所述的电压供给单元由直流稳压电源组成，电压供给范围为0-30V。
5.根据权利要求1所述的一种基于流动电极电容去离子（FCDI）脱盐系统的脱盐方法，其特征在于：所述的一种基于流动电极电容去离子（FCDI）脱盐系统的脱盐方法，按照以下步骤进行：
（1）配制两杯总体积为250mL的流动电极，活性炭的质量分数比为14％，活性炭与炭黑的质量比为3:2，氯化钠电解液浓度为0.6mol/L，一杯充当阳极液，另一杯作为阴极液；
（2）制得的流动电极液放置于磁力搅拌器上的烧杯内，磁力转子以一定速率均匀搅拌流动电极，使得其体系内的活性炭和炭黑均匀分散于悬浮液中，阳极电极液和阴极电极液通过双通道蠕动泵分别泵入FCDI单元模块的阳极和阴极集流板；
（3）配制不同浓度的氯化钠溶液模拟实际进水，通过小流量蠕动泵泵入至进水室；
（4）FCDI模块的操作条件为：基板间距2mm，直流稳压电压供给电压为2V，电吸附时间约为3h，进水流速为15mL/min，流动电极流速为100mL/min；
（5）电极接片通过鳄鱼夹导线与可调式直流稳压电源相连接，利用直流稳压电源提供一个低电压，在两个电极间形成静电场，电性离子在静电场作用下被强制向带有相反电荷的电极处移动，在集流板表面刻划的孔道中，以电解液为载体的条件下，碳材料以悬浮状态流动于集流板间作为电极，作用等同于传统CDI系统中的固态静止的碳电极；施加电压的条件下，电解液中的离子通过离子交换膜迁移，进入流动电极，被其中通电的悬浮碳材料所产生的双电层所吸附，随着电极液的泵出，所吸附的离子也一并流出，达到除去溶液中电性离子的目的；
（6）通过电导率仪监测出水的电导率，电导率仪同计算机相连，每隔30s记录出水电导率浓度，通过监测数据来调整进水流速，电极液流速，电极电压操作参数维持反应器的长期稳定脱盐。
6.根据权利要求1所述的一种基于流动电极电容去离子（FCDI）脱盐的方法及应用，其特征在于：所述的一种基于流动电极电容去离子（FCDI）脱盐系统及脱盐方法的实际应用于环境工程及水处理技术领域中。
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