电容去离子过渡金属基电极设计及应用研究进展

电容去离子(Capacitive deionization,CDI)作为一种新兴的水淡化和离子分离方法,由于其离子选择性高、水回收率高和能耗低等优点受到广泛关注。与传统的基于碳电极的CDI相比,新兴的法拉第电极通过离子捕获的法拉第反应,提供了使得CDI的脱盐性能大幅提升的独特机会。而过渡金属基电极由于其高度可逆的法拉第响应,相对较高的导电性以及出色的理论赝电容值等优势,在CDI电极设计领域受到广泛关注。本文系统地归纳和梳理了过渡金属基电极在CDI应用中的材料分类,总结了针对其本征缺陷所进行改性工程,主要包括导电材料耦合、功能结构工程和缺陷工程等,并对其在海水淡化中的性能进行了总结;此外,从离子选择性分离、金属离子去除和营养元素回收等方面介绍了过渡金属基电极在CDI中的特定应用。最后,概述了剩余的挑战和研究方向,为未来的过渡金属基电极的开发与研究提供指导。

PVA/CaO_(2)底泥原位修复材料的制备及其应用

该文以过氧化钙(CaO_(2))为释氧材料,活性炭、铁碳微电解填料为吸附和催化材料,以聚乙烯醇PVA为包埋剂,制备系列PVA/CaO_(2)复合材料。研究结果表明,PVA包埋的缓释氧材料(OSRC)释氧速率为0.134 mg/(L·h),相对于未包埋的CaO_(2)粉末(0.955 mg/(L·h))减缓了7/8,呈现显著的缓释效果;活性炭和铁碳微电解填料的加入可进一步降低OSRC的释氧速率(0.057 mg/(L·h)),颗粒活性炭掺杂OSRC具有更好的释氧效果,释氧时间可达400 h以上,同时实现了对于水体中TN、TP等富集和降解。将改性PVA/CaO_(2)复合材料应用于底泥修复中,结果表明改性PVA/CaO_(2)复合材料显著增加了上覆水溶解氧浓度(30.7%)。经过40余天的底泥修复试验表明,投加改性PVA/CaO_(2)复合材料可以显著降低上覆水和底泥间隙水中TP、NH_(4)-N等浓度,上覆水中TN、TP和NH_(4)-N去除率分别为29.8%、42.0%和51.3%,底泥间隙水中TN、TP和NH_(4)-N去除率分别为34.0%、52.5%和86.3%。改性PVA/CaO_(2)复合材料可以同时实现提高水体溶解氧浓度、为微生物提供附着基质、吸附与富集水体中污染物以及催化氧化还原水体污染物等多种作用,有效改善水-泥界面微环境、阻隔内源营养物质释放等,从而实现水质提升和水生态系统恢复的目的。