電容去離子技術(shù)

電容去離子技術(shù)于 20 世紀 60 年代提出后，并未引起太多關(guān)注。于20世紀90年代后，碳氣凝膠材料應(yīng)用為電極，使得脫鹽量有顯著提升。之后興起的納米概念和相關(guān)材料，推動CDI技術(shù)質(zhì)的飛躍。因為納米尺度大大提升了電極的比表面積，從而使得該技術(shù)的應(yīng)用成為較現(xiàn)實的話題，且該技術(shù)存在先天的低能耗優(yōu)勢，等。 這些引起國內(nèi)外研究人員的大量關(guān)注和研究。目前，CDI在改進技術(shù)(如MCDI,FCDI),電極材料應(yīng)用和能量循環(huán)利用等方面，均取得了重要進展。

電容去離子通過施加靜電場強制離子向帶有相反電荷的電極處移動。由于碳材料, 如活性炭和碳氣凝膠等制成的電極, 不僅導(dǎo)電性能良好, 而且具有很大的比表面積, 置于靜電場中時會在其與電解質(zhì)溶液界面處產(chǎn)生很強的雙電層。 雙電層的厚度只有 1~10nm , 卻能吸引大量的電解質(zhì)離子, 并儲存一定的能量。 一旦除去電場, 吸引的離子被釋放到本體溶液中, 溶液中的濃度升高。 這樣，完成吸附與解吸附的過程。

和傳統(tǒng)的水溶液去離子方法相比, 電容去離子具有幾方面重要的優(yōu)勢。例如, 離子交換是目前工業(yè)上從水溶液中去除陰陽離子, 包括重金屬和放射性同位素的主要手段, 但這一過程產(chǎn)生大量的腐蝕性二次廢水, 必須經(jīng)過再生裝置處理。而電容去離子與離子交換不同, 系統(tǒng)的再生不需要使用任何酸、堿和鹽溶液, 只是通過電極的放電完成, 因此不會有額外的廢物產(chǎn)生, 也就沒有污染; 同蒸發(fā)這種熱過程相比, 電容去離子具有很高的能量利用率; 和電滲析和

反滲透相比, 該方法還具有操作簡便的優(yōu)勢，不需要提供高電勢和額外壓力驅(qū)動。

因為具有能耗低, 污染小, 易操作等優(yōu)點, 電容去離子在很多方面都有著很大應(yīng)用潛力, 包括家庭和工業(yè)用水軟化、廢水凈化、海水脫鹽、水溶性的放射性廢物處理、核能電廠廢水處理、半導(dǎo)體加工中高純水的制備和農(nóng)業(yè)灌溉用水的除鹽等。