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。     

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。     

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。     

电容去离子技术及其电极材料研究进展

介绍了电容去离子技术(CDI)的工作原理、发展历程,以及实际装置中的常见脱盐模型和CDI技术的应用现状;叙述了CDI电极材料研究发展的前沿动态,归纳了CDI技术对其所使用电极材料的性能要求。综合考虑CDI工作原理和影响因素,认为现阶段提高其脱盐效果的关键在于电极材料性能;而目前的CDI研究,在模拟盐水、材料赝电容、CDI技术应用局限性等方面还存在问题。未来CDI技术在能量回收利用、与绿色能源结合使用,或进行小型化便携式发展这些方面,将具有非常好的发展优势和前景。     

碳纳米管流动电极分散性和悬浮稳定性的优化

流动电极作为一种由碳纳米材料、分散剂和去离子水组成的水性悬浮液体系，其良好的材料分散性和悬浮稳定性是确保流动电极电容法去离子装置（FCDI）脱盐性能的关键。本文以碳纳米管（CNT）为流动电极的活性材料，通过磺化剂实现了CNT材料表面的亲水化改性，重点研究分析了CNT改性前后流动电极的比电容、分散性和悬浮稳定性变化规律；探究了水性分散剂种类[十二烷基硫酸钠（SDS）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）]和含量对流动电极性能的影响。结果表明，改性后的CNT-S流动电极的分散性和悬浮稳定性明显优于CNT流动电极，其比电容略低但比电容的稳定性较高。与CNT-S具有相同电荷特性的分散剂SDS比CTAB更有助于提高CNT-S流动电极的分散性和悬浮稳定性，当SDS比含量为0.6时，CNT-S流动电极的比电容最大，为40.04F/g。在工作电压为1.2V、SDS比含量为0.6、原料液浓度为1.0g/L（NaCl溶液）时，对FCDI装置的脱盐稳定性测试结果表明：装置的初始盐移除效率为51.9%，经20次循环脱盐后其除盐效率仍可保持在51.6%，证明所制备的流动电极具有很好的循环稳定性，为FCDI技术实用化开发提供了实验依据。     

电容去离子技术在水处理领域的研究进展

电容去离子(CDI)技术是一种新型的用于脱盐的水处理技术。通过在具有多孔的电极材料两侧施加电压,使溶液中的离子吸附与两侧的电极上达到去除离子的目的。由于电容去离子具有高效、低能耗、无二次污染等特点,已成为水处理领域研究及应用的热门技术。文章概述电容去离子技术的原理,同时介绍了四种常见的电极材料,包括活性炭、有序介孔炭、碳气凝胶和碳纳米管。     

CDI及其在去除水中重金属离子方面的研究进展

阐述了电容去离子(CDI)的基本技术原理,介绍了其在理论、电极材料及装置方面的发展历程,重点论述了电极材料在去除水中重金属离子的应用与最新成果,旨在为研究者提供一定的理论基础与最新的研究成果,此外,对CDI在科学研究和实际应用方面进行了总结分析与展望。     

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。     

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。     

双金属氧化物的可控制备及在电容脱盐中的研究

为了获得高性能电容脱盐电极材料，以醋酸锌、醋酸锰和均苯三甲酸作为原料，通过原位自组装和高温下煅烧生成了层状锌锰双金属氧化物-碳纳米片复合材料（ZMO-CNS），对得到的样品分别进行形貌表征、结构表征以及电化学表征。将ZMO-CNS作为电容去离子体系的工作电极，活性炭作为对电极材料，进行电容脱盐测试。测试结果表明，制备的ZMO-CNS-0.5电极在初始NaCl浓度为500 mg/L，工作电压为1.2 V下表现出了最高的离子吸附效果，120 min测试之后的离子吸附容量高达26.5 mg/g，在高性能电容去离子电极材料领域中具有广阔的应用前景。     

微生物燃料电池在水与废水脱氮方面的研究进展

近年来，使用微生物燃料电池（MFC）处理含氮水与废水受到广泛关注，在脱除水与废水中氮元素污染的同时，回收部分能量，克服了传统含氮废水处理高能耗的缺陷。本文在微生物脱氮技术的基础上，综合国内外相关研究文献，简述了MFC处理含氮水与废水研究的最新进展，系统总结了4种不同形式的脱氮MFC，主要包括反硝化脱氮MFC、硝化脱氮MFC、同步硝化反硝化脱氮MFC以及厌氧氨氧化脱氮MFC，详细介绍了各种脱氮形式MFC的产电和脱氮性能以及适用条件，分析了每种脱氮MFC的脱氮产电机理以及影响因素（包括MFC运行参数、外接电阻、电极材料以及MFC构型等）；最后提出了未来MFC在处理含氮水与废水方面的主要研究方向：开发新型性价比高的电极催化材料及膜材料，优化运行条件，提高产电生物膜的稳定性以及进一步细致探究不同形式的脱氮产电机理等，从而扩大运行规模。     

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。     

Hybrid CV-CC operation of capacitive deionization in comparison with constant current and constant voltage

Capacitive deionization (CDI) is a technique used to desalinate saline water by means of electrical potential applied to the electrode along both sides of a spacer channel through which water flows. CDI operates either at constant voltage (CV) or at constant current (CC) operation to desalinate saline water. The purity of the water is the main requirement at the outlet of the cell. The lowest effluent concentration is achieved within a very short time by operating the CDI cell at CV, but after that the effluent concentration continues to increase. On the other hand, in CC, the lowest concentration is achieved later as compared with CV, but once it is achieved it continues to remain constant until the target voltage is reached. In this paper, we combine both CV and CC operation to get the lowest concentration for maximum time during the adsorption process so that more desalinated water is produced. We compare hybrid CV-CC and constant voltage and constant current in terms of effluent concentration, energy consumption per ion removal, water recovery, and water quality by varying operational parameters like cell potential. It was observed that ultrapure water can be produced with hybrid CV-CC operation by systematically varying different process parameters like flow rate and cell potential to get better results.     

CDI二维浓度传质模型的建立以及实验验证

电容去离子技术(CDI)作为一种新兴的水处理脱盐技术,因其具有诸多优异性能而受到广泛关注。厘清CDI的传质机制是理论研究的焦点。通过对已有经验模型的分析,从沿流向方向和垂直流向方向两个方面,考虑了电场迁移以及传质扩散等因素,提出了一种新的CDI二维浓度传质模型,对CDI在除盐过程中的离子扩散及浓度分布规律进行模拟探究,根据实际实验结果对该模型进行实验验证及参数修正。结果表明,该二维模型可以较好地模拟CDI除盐过程。将该二维模型利用COMSOL软件进行模拟,观测CDI在除盐过程中的内部浓度变化。并针对存在问题提出合理化建议,为CDI技术的未来发展提供理论支撑。     

CDI二维浓度传质模型的建立以及实验验证

电容去离子技术(CDI)作为一种新兴的水处理脱盐技术,因其具有诸多优异性能而受到广泛关注。厘清CDI的传质机制是理论研究的焦点。通过对已有经验模型的分析,从沿流向方向和垂直流向方向两个方面,考虑了电场迁移以及传质扩散等因素,提出了一种新的CDI二维浓度传质模型,对CDI在除盐过程中的离子扩散及浓度分布规律进行模拟探究,根据实际实验结果对该模型进行实验验证及参数修正。结果表明,该二维模型可以较好地模拟CDI除盐过程。将该二维模型利用COMSOL软件进行模拟,观测CDI在除盐过程中的内部浓度变化。并针对存在问题提出合理化建议,为CDI技术的未来发展提供理论支撑。     

基于生物电化学原理的生物制氢研究进展

清洁能源对于缓解能源环境压力有重要意义,而生物电化学研究在清洁能源领域受到人们重视。生物电化学是以生物体系的研究及其控制和应用为目的,并融合了生物学、电化学和化学等多门学科交叉形成的一门独立的学科,是在分子水平上研究生物体系荷电粒子(可能包括非荷电粒子)运动过程所产生的电化学现象的科学。在能源环境领域,生物电化学研究环境有机污染物化学能回收,如微生物电解池(microbial electrolysis cells,MECs),氢能的回收同时完成污染物的处理。本文介绍了微生物电解池制氢的基本原理、电极材料产氢评价指标;MECs系统不同结构对产氢效能的影响的比较,MECs实际应用中所存在的问题;提出了今后微生物电解池在制氢方面的发展趋势和研究方向及在制氢方面的应用前景。     

全固态锂离子电池技术进展及现状

锂离子电池电解质多为有机液体,易燃易爆、安全性差。用固态电解质制备的全固态锂离子电池,具有电化学窗口宽、能量密度大和安全性高等优点,是电动汽车和规模化储能应用的理想化学电源。本工作主要介绍了全固态电解质的电解质材料及电极/电解质界面调控与机理问题,为改善固/固界面相容性及降低界面阻抗方面提供解决方案。阐述了目前主流的正负极材料、全固态锂离子电池的设计及目前的专利申请状况,简要讨论了全固态锂离子电池面临的主要问题,并从产业应用角度展望了其应用现状和未来发展趋势,为从业者全面了解全固态电池的发展提供有利依据。     

工业挥发性有机污染物控制与资源化利用

综述了多种不同的工业挥发性有机污染物(VOCs)控制技术,从工程应用角度分析了其适用范围、优缺点、应用现状和研究方向等。在此基础上,针对目前工业VOCs控制过程存在的低浓度大风量VOCs处理问题、复杂VOCs废气体系处理问题及单一控制方法治理效率低等问题,提出对现有工艺技术设备的优化建议、不同处理方式集成组合、源头治理等改进手段,从宏观角度探讨了VOCs资源化的社会发展需求及解决方案。     

Comment on “Carbon nanotube/graphene composite for enhanced capacitive deionization performance” by Y. Wimalasiri and L. Zou

In a recent study, Wimalasiri and Zou [1] have reported the use and performance of composite electrodes of carbon nanotubes (CNT) and graphene for application as porous electrodes in capacitive deionization (CDI). While CDI is emerging as an attractive technology for water desalination, and novel electrode materials and composites are important contributions to the advancement of the field, there are several issues in this study that we must comment on.     

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