“价态工程设计方案”为电容去离子技术海水淡化提供新思路

分类：商机

2021-05-30 14:34:14 1097阅读次数

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海水淡化主要是为了提供饮用水和农业用水，有时食用盐也会作为副产品被生产出来。海水淡化在中东地区很流行，在某些岛屿和船只上也被使用。海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，水质好、价格渐趋合理，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。

日前，合肥研究院固体所科研人员采用电容去离子技术，利用价态调控方案，制备出三种不同锰价态氧化物与碳的复合物，均能较好地维持前驱体的纺锤体形貌，并与商业活性炭电极组合成非对称膜电容去离子(MCDI)装置。液中均具有高盐吸附能力。该价态工程设计方案为脱盐中的高性能赝电容材料的制备提供了一条新颖的途径。

电容去离子技术也可称电吸附技术，是利用带电电极表面吸附水中离子及带电粒子的现象，使水中溶解盐类及其它带电物质在电极的表面富集浓缩而实现水的净化/淡化的一种新型水处理技术。

电容去离子技术的原理是通过外加电压在电极之间形成静电场，带电粒子在静电场中受到静电力而被迫向带相反电荷的电极板移动，在电极板表面形成双电层，带电粒子吸附并暂时储存在双电层中。当吸附过程达到平衡时撤去电场或反接电源后，吸附在电极上的离子回到溶液中，达到脱附目的。

在电吸附过程中，电量的储存/释放是通过离子的吸脱附而不是化学反应来实现的，故而能快速充放电，而且由于在充放电时仅产生离子的吸脱附，电极结构不会发生变化，所以其充放电次数在原理上没有限制。

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当电极表面电位达到一定值时，双电层离子浓度可达溶液体相浓度的成百上千倍，离子在直流电场的作用下被储存在电极表面的双电层中，直至电极达到饱和，此时，将直流电源去掉，并将正负电极短接，由于直流电场的消失，储存在双电层中的离子又重新回到通道中，随水流排出，电极也由此得到再生。

电吸附装置的核心是电吸附模块。电吸附模块通常由电极、集电极、隔离体、固定端板、紧固件及电引线和配套管路管件等组成。多对电极、集电极和隔离体通过固定端板、紧固件固定组成电吸附处理单元，又称电吸附模块。

电吸附和传统的去离子技术相比，具有多方面的优势：

(1)电吸附技术污染小、能量利用率高，整个过程不会有副产物产生，对环境友好;

(2)电吸附过程操作简单;

(3)电吸附技术对资源的利用率高，可以分离含量低、常规方法难以分离的物质。

电极作为电吸附装置最重要的组成部分，是电吸附技术的关键。电极性能的好坏直接决定着吸附速率快慢、吸附量大小以及选择性的优劣。性能优异的吸附电极具有导电性好、稳定性高、比表面积大、孔容适宜、吸附容量大、选择性高等特点。

对电极的要求也就决定了制备电极的原材料应该具备如下特点：

(1)大的比表面积。比表面积越大，电极和溶液接触面越大，吸附速率越快;

(2)适宜的孔径。研究表明孔径处于介孔范围时，吸附效果最好;

(3)大的孔容。孔容大则吸附和储存离子的空间越大，吸附效果越好。

(4)来源广、环境友好、性能稳定且易于成型。

新闻来源：固体物理研究所

标签：价态工程设计方案电容去离子技术海水淡化

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