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電容去離子化

發布時間:2025-07-08 04:06:54

㈠ 香港城市大學曾志遠課題組Adv. Mater.: 利用緊密MoS2 納米層狀膜實現額外體積脫鹽容量

研究報道了一種具有納米通道、緊密堆疊結構的1Tʹ-MoS2納米層狀膜,在電容去離子(CDI)實驗中表現出優異的體積脫鹽容量。使用先進材料科學與工程系及海洋污染國家重點實驗室的科研設備,研究團隊成功制備了具有理想電化學行為的EDLC納米層狀膜,該膜在1000 mV s-1掃描速率下表現出高體積比電容,同時具有較低的電荷轉移電阻。在電容去離子實驗中,該膜的體積脫鹽容量高達65.1 mgNaCl cm-3,顯示了其在海水淡化和淡水供應中具有巨大的潛力。

1Tʹ-MoS2納米層狀膜的制備通過電化學鋰插層剝離和真空抽濾法實現,制備的納米片和納米層狀膜具有緊密的層狀結構和理想的電化學性質。通過拉曼、XRD和XPS表徵技術,確認了納米層狀膜的成功制備。在電化學性質測試中,納米層狀膜顯示出接近矩形且對稱的曲線,表明其具有出色的EDLC行為,並且在不同掃速下仍具有穩定且出色的性能。理論分析揭示了1Tʹ-MoS2納米層狀膜在熱力學上比2H相更有優勢,離子水合和通道限域在離子吸附中起到關鍵作用。納米層狀膜中的動態離子存儲機制使得1Tʹ-MoS2層間的陽離子吸附導致納米通道的擴展,從而提高脫鹽容量。

綜上所述,1Tʹ-MoS2納米層狀膜展現出高體積脫鹽容量、快速充放電能力、低電化學阻抗、高活性面積、穩定的循環性能和高吸附容量等卓越性能。這些特性使得1Tʹ-MoS2納米層狀膜成為用於小型化CDI脫鹽系統的先進納米層狀材料。此外,研究團隊在相關領域開展了多項合作研究,包括插層在2D材料中的原位成像和光譜技術、基於插層剝離技術制備原子薄層材料、高產率生產單或少層過渡金屬二硫化物納米片、二維TMDCs材料在水凈化中的應用等,展現了該課題組在材料科學領域的廣泛研究和創新。

㈡ 電吸附和電滲吸的區別

吸附技術也可稱電容去離子技術,它是利用帶電電極表面吸附水中離子及帶電粒內子的現象,使水中容溶解鹽類及其它帶電物質在電極的表面富集濃縮而實現水的凈化/淡化的一種新型水處理技術。
滲析,是一種以電位差為推動力,利用離子交換膜的選擇透過性,從溶液中脫除或富集電解質的膜分離操作。

㈢ 海水淡化的方法

蒸餾
蒸餾法雖然是一種古老的方法,但由於技術不斷地改進與發展,該法至今仍占統治地位。蒸餾淡化過程的實質就是水蒸氣的形成過程,其原旦如同海水受熱蒸發形成雲,雲在一定條件下遇冷形成雨,而雨是不帶的鹹味的。根據設備蒸餾法、蒸汽壓縮蒸餾法、多級閃急蒸餾法等。
反滲透
通常又稱超過濾法,是1953年才開始採用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜,將海水與淡水分隔開的。在通常情況下,淡水通過半透膜擴散到海水一側,從而使海水一側的液面逐升高,直至一定的高度才停止,這個過程為滲透。此時,海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對海水一側施加一個大於海水滲透壓的外壓,那麼海水中的純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優點是節能。它的能耗僅為電滲析法的1/2,蒸餾法的1/40。反滲透海水淡化技術發展很快,工程造價和運行成本持續降低,主要發展趨勢為降低反滲透膜的操作壓力,提高反滲透系統回收率,廉價高效預處理技術,增強系統抗污染能力等。
太陽能法
人類早期利用太陽能進行海水淡化,主要是利用太陽能進行蒸餾,所以早期的太陽能海水淡化裝置一般都稱為太陽能蒸餾器。蒸餾系統被動式太陽能蒸餾系統的例子就是盤式太陽能蒸餾器,人們對它的應用有了近150年的歷史。由於它結構簡單、取材方便,至今仍被廣泛採用。目前對盤式太陽能蒸餾器的研究主要集中於材料的選取、各種熱性能的改善以及將它與各類太陽能集熱器配合使用上。與傳統動力源和熱源相比,太陽能具有安全、環保等優點,將太陽能採集與脫鹽工藝兩個系統結合是一種可持續發展的海水淡化技術。太陽能海水淡化技術由於不消耗常規能源、無污染、所得淡水純度高等優點而逐漸受到人們重視。

㈣ 電容去離子技術缺點

成本高。電容去離子技術缺點是成本高,由於電容去離子技術是利用電極吸附離子進行金屬離子的去除,因此必須定期進行脫附處理以保證電極的清潔,使得電容去離子模塊存在吸附和脫附兩個工作模式。

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