电容去离子技术的电极材料研究进展

电容去离子(CDI)是一种装置结构简单、无二次污染、能耗低的新型水处理技术,被应用在海水淡化、苦咸水脱盐和废水处理等方面。文章分析了CDI的工作原理,从电极材料的比表面积、导电性能和盐吸附容量等方面综述了基于双电层理论的碳质材料和基于法拉第反应的赝电容材料,阐述了不同电极材料在掺杂和改性等操作修饰后对脱盐性能的影响,为当前研究提供理论基础和研究思路。     

电容吸附去离子方法的研究

电容吸附法脱盐是一种新开发的水处理技术,作者用商品活性炭纤维制成卷式和板式电极。电极间有液体流道,组成电容吸附去离子装置。电极充电时对流出的水进行脱盐。电极吸饱离子后电极短路,排出含高浓度盐分的水。实验的工作曲线与文章报导的结果相似。由于电极电阻较大,且活性炭孔径分布不理想,所以,在能耗和电吸附量上与国外有差距,有待改进。     

流动电极电容去离子技术研究进展

具有低成本、低能耗、高效率优势的电容去离子技术（CDI）是缓解水危机的有效手段。流动电极电容去离子技术（FCDI）通过将流动电极和离子交换膜耦合,可弥补传统CDI技术吸附能力有限、无法长期连续运行的技术瓶颈。经过近十年的广泛研究,FCDI技术在理论研究、材料开发和工程应用上取得了积极进展,展现出了良好的应用前景。对FCDI技术进行了系统综述,介绍了其发展历程及运行原理,并从装置构型、运行模式、材料创新和参数影响等方面深入分析了影响脱盐性能的关键因素,指出提升脱盐性能的优化策略。此外,总结了FCDI技术在水体脱盐、水污染治理及资源化、能源回收等领域的应用现状,评价了该技术的经济性和实用性,最后提出FCDI技术未来可行的发展方向。     

碳纳米管在电容去离子技术中的应用研究进展

主要总结了碳纳米管电极的成型方法,论述了以碳纳米管及碳纳米管复合材料为电极的电容去离子技术除盐性能影响因素,并总结了功能化碳纳米管、碳纳米管复合电极材料的研究成果。最后,展望了碳纳米管在电容去离子技术应用中的研究发展方向。     

炭电极电容去离子技术研究进展

介绍了CDI技术的工作原理及电极材料的选择依据,对近年来基于炭电极(如活性炭、活性碳纤维、石墨烯等)的CDI技术研究进展、存在的问题及发展前景进行了总结和展望,认为活性炭兼具成本性能优势,适合工业化应用。新型炭材料的构建,有效的改性及复合技术,低成本的制备工艺是CDI炭电极未来研究重点,低能耗化应用、便携式、小型化CDI设备是未来发展方向。     

竹炭基活性炭电极电容去离子模拟装置的研究

采用竹炭基活性炭在不同的工艺条件下制备电极,并组装成电容去离子模拟装置.考察了原材料的配比、电极厚度及载炭量对电极性能的影响,探索了溶液的pH、两极间的电压及两极间的距离与模拟装置去离子效果的关系.结果表明:最优化模拟装置去除废水中Cu2+、Pb2+等重金属离子可达75%左右.     

流动电极电容去离子去除铵根离子模型及优化

为了更直观地研究流动电极电容去离子（flow electrode capacitive deionization, FCDI）除氨工艺的机理并进行高效改进,本文构建了FCDI装置去除NH{}_{\mathrm{4}}^{+}的电化学稳态模型,实验结果模拟准确率达到93.8%。利用该模型研究了FCDI除氨工艺在进水流量、电流密度、电极液中活性炭质量分数等工况条件下的能耗和去除效率变化趋势,计算离子选择性和去除速率两个指标,定性阐明操作参数对去除氨的影响机理,筛选出较优化工况。研究结果表明,FCDI除氨工艺在进水流量1.25mL/min、电流密度21.26A/m²、活性炭质量分数为10%时,除氨效率为74.5%,能耗为29.62kWh/kg N,达到较为理想的状态。在优化的工况条件下,讨论了NH{}_{\mathrm{4}}^{+}在FCDI装置内部的微观传输情况,考虑到过长的流道长度会增强电流密度的极化现象,降低装置除氨性能,提出了串联装置的建议。保持流道长度和工况条件不变,串联的装置可以比原装置的去除效率提升32.9%,同时去除单位质量N的能耗降低22.0%,表明装置的改进是有效的。优化后的FCDI除氨工艺比同类处理工艺更有优势,NH{}_{\mathrm{4}}^{+}去除效率更高,能耗更低,具有广泛应用前景。     

电容吸附去离子技术的理论探讨

从理论上推导了电极的电吸附量,并指出实际的电吸附量与理论不一致的原因。建立了“立体结构的孔道双电层模型”。以此模型讨论了孔道的半径、孔道的长度、孔道的表面积与孔道中孔隙的体积、以及溶液的电阻、固体电吸附材料的电阻等因素与电极性能的关系,还对整个电容吸附去离子装置性能的影响作了分析。     

MXenes基电容去离子技术电极材料研究进展

主要介绍了电容去离子技术(CDI)的相关概念、基本原理,并利用可视化分析对近些年的CDI研究进行了分类总结。着重介绍了MXenes类电极材料在CDI领域的研究与应用,并对各种电极材料进行了比较分析。最后总结了各种电极材料的特点,展望了相关研究在未来CDI领域应用的巨大前景以及面对的困难与挑战。     

电容法选择性去除水体中有害离子

选择性去除污水中的有害离子对污水净化和资源回收有重要意义。而电容去离子技术（CDI）作为一种新型水处理技术,在有害离子选择性去除方面具有独特的优势和广阔的应用前景。通过电极材料开发、离子交换膜/树脂在CDI中的引入及CDI操作条件的优化,可以有效提高CDI的离子选择去除性能。按照优化途径,综述了CDI技术选择性去除目标污染物的研究进展,以期为CDI技术选择性去除目标离子的进一步研究提供参考。     

电容去离子材料改性及装置改良研究进展

电容去离子(CDI)操作简单、节能高效、环境友好,在废水脱盐领域有巨大发展潜力。CDI电极常用的碳材料脱盐能力有限,仍有提升空间。总结了化学处理、元素掺杂和金属氧化物复合等改性方法,介绍了几种代表性的装置构型,包括膜电容去离子(MCDI)、流动电极电容去离子(FCDI)和混合电容去离子(HCDI),最后对CDI的发展和应用前景进行了展望。     

流动电极电容去离子技术综述：研究进展与未来挑战

随着全球能源危机的加剧和碳中和的提出,污水资源化和能源回收成为近年来的研究热点。电容去离子（CDI）这一新型电化学技术,以节能、无污染等优势受到广泛关注。流动电极电容去离子（FCDI）技术是在CDI技术的基础上,结合离子交换膜及流动电极的新型电化学吸附方法,在保持节能的同时,能够实现连续运行从而不间断地产水。本文重点关注FCDI技术的原理、设计、操作模式、考察指标及在环境领域中的应用（包括污水处理、能源回收及其他新兴应用）,全面概述了这项水处理技术的研究进展和未来前景。此外,还介绍了FCDI系统中常用性能评价指标,以便不同系统、不同条件之间进行对比。最后,提出了FCDI技术在未来全面应用中的主要挑战。     

电容去离子脱盐技术：离子交换膜复合活性炭电极的性能

引言随着世界经济及工业的发展、人口的不断增长及环境污染的日益严重,淡水资源的需求量与日俱增。如何从占世界总储水量96%的海水中获得廉价的淡水在世界范围内日益受到关注。目前实现海     

Al2O3/AC正极选择性电容吸附水中氟离子

氟是人类生命活动必需的微量元素之一,但人体摄入过多的氟元素会引发氟斑牙、骨骼变形等氟中毒现象。本文以活性炭 （AC） 为载体,在多孔Al₂O₃纳米分散液中采用简单超声处理,得到Al₂O₃/AC复合材料。场发射扫描电镜证明Al₂O₃成功负载在AC表面,5% Al₂O₃在AC表面分布均匀。N₂吸-脱附测试结果表明Al₂O₃/AC复合材料的比表面积比AC有明显增加。循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗测试结果表明Al₂O₃的掺杂可以改善AC的离子导电性,提高比电容;5% Al₂O₃/AC导电性最佳,比电容最高,在7 mmol·L^-1 NaF溶液中为92 F·g^-1,是AC比电容 （62 F·g^-1） 的1.5倍。以Al₂O₃/AC为正极的电容去离子 （CDI） 脱氟测试,结果表明5% Al₂O₃/AC电极脱氟量最大,达234 μmol·g^-1,远高于纯AC的脱氟量 （115 μmol·g^-1）。此外,5% Al₂O₃/AC电极对F^-的选择性吸附性能良好,在含F^-、Cl^-和SO₄^2-的模拟高氟地下水中采用5% Al₂O₃/AC电极对应的三组CDI池串联,可脱除80%的F^-、25%的Cl^-和56%的SO₄^2-,同时经过十次F^-吸脱附循环后,氟去除率仍可保持81%,证明5% Al₂O₃/AC电极对F^-具有良好的选择吸附性和循环稳定性。该电极材料制备简单,脱氟选择性好,在CDI过程中有望用于高氟地区地下水的净化脱氟。     

活性炭纤维电极的电容去离子脱盐试验研究

以活性炭纤维为电极材料研制液流式电容去离子模块,考察了电压、进水流量、进水浓度对其脱盐性能的影响。结果表明,活性炭纤维电极用于电容去离子脱盐具有吸附效率高、再生性能好的优点。对活性炭纤维进行载钛改性,改性后的电极单位吸附量提高了31.61%。对于电导率为7.31 mS/cm的电镀反渗透浓水,在21级电容去离子模块串联作用下,离子去除率高达95.21%。处理后的电导率与自来水相近,说明以活性炭纤维为电极的电容去离子技术具有广阔的应用前景。     

活性炭纤维电极的电容去离子脱盐试验研究

以活性炭纤维为电极材料研制液流式电容去离子模块,考察了电压、进水流量、进水浓度对其脱盐性能的影响。结果表明,活性炭纤维电极用于电容去离子脱盐具有吸附效率高、再生性能好的优点。对活性炭纤维进行载钛改性．改性后的电极单位吸附量提高了31．61％。对于电导率为7．31mS／cm的电镀反渗透浓水,在21级电容去离子模块串联作用下．离子去除率高达95．21％。处理后的电导率与自来水相近,说明以活性炭纤维为电极的电容去离子技术具有广阔的应用前景。     

膜法电容去离子技术用于水溶液中单/多价阴离子的分离

将电容去离子技术（CDI）与单价阴离子选择性交换膜结合构建新型膜法电容去离子膜堆（PSMCDI）,并探索其在单/多价阴离子分离中的应用。采用自制的测试装置,以Cl^-/SO₄^2-水溶液为模拟体系,并选择现有的两种商业化单价阴离子选择性交换膜（ASV和ACS）作为膜元件,系统地研究了各参数（PSMCDI种类、阴离子组成和浓度、pH、操作时间、电压和流速）对单价离子选择性的影响。结果表明,总阴离子去除量随着阴离子浓度的增加而增加,但是对于单价离子（Cl^-）选择性降低。随着操作时间的增加,单价离子（Cl^-）选择性也降低。对于ASV膜,在1.2 V的直流电压、10 min吸附时间和30 ml·min^-1进料流速的条件下得到1.6的单价阴离子去除选择性。同时,在相同条件下,ACS膜的单价阴离子去除选择性为1.4。