電容去離子技術(shù)

電容去離子技術(shù)于 20 世紀(jì) 60 年代提出后，并未引起太多關(guān)注。于20世紀(jì)90年代后，碳?xì)饽z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(dòng)CDI技術(shù)質(zhì)的飛躍。因?yàn)榧{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(shí)的話題，且該技術(shù)存在先天的低能耗優(yōu)勢(shì)，等。 這些引起國(guó)內(nèi)外研究人員的大量關(guān)注和研究。目前，CDI在改進(jìn)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(jìn)展。

電容去離子通過施加靜電場(chǎng)強(qiáng)制離子向帶有相反電荷的電極處移動(dòng)。由于碳材料, 如活性炭和碳?xì)饽z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(chǎng)中時(shí)會(huì)在其與電解質(zhì)溶液界面處產(chǎn)生很強(qiáng)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(chǔ)存一定的能量。 一旦除去電場(chǎng), 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(shì)。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(huì)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(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，不需要提供高電勢(shì)和額外壓力驅(qū)動(dòng)。

因?yàn)榫哂心芎牡? 污染小, 易操作等優(yōu)點(diǎn), 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。