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Enhancing capacitive deionization performance and cyclic stability of nitrogen-doped activated carbon by the electro-oxidation of anode materials
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作者 Xiaona Liu Baohua Zhao +6 位作者 Yanyun Hu Luyue Huang Jingxiang Ma Shuqiao Xu Zhonglin Xia Xiaoying Ma Shuangchen Ma 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第5期23-33,共11页
Electrode materials with high desalination capacity and long-term cyclic stability are the focus of capacitive deionization(CDI) community. Understanding the causes of performance decay in traditional carbons is cruci... Electrode materials with high desalination capacity and long-term cyclic stability are the focus of capacitive deionization(CDI) community. Understanding the causes of performance decay in traditional carbons is crucial to design a high-performance material. Based on this, here, nitrogen-doped activated carbon(NAC) was prepared by pyrolyzing the blend of activated carbon powder(ACP) and melamine for the positive electrode of asymmetric CDI. By comparing the indicators changes such as conductivity, salt adsorption capacity, pH, and charge efficiency of the symmetrical ACP-ACP device to the asymmetric ACP-NAC device under different CDI cycles, as well as the changes of the electrochemical properties of anode and cathode materials after long-term operation, the reasons for the decline of the stability of the CDI performance were revealed. It was found that the carboxyl functional groups generated by the electro-oxidation of anode carbon materials make the anode zero-charge potential(E_(pzc)) shift positively,which results in the uneven distribution of potential windows of CDI units and affects the adsorption capacity. Furthermore, by understanding the electron density on C atoms surrounding the N atoms, we attribute the increased cyclic stability to the enhanced negativity of the charge of carbon atoms adjacent to quaternary-N and pyridinic-oxide-N. 展开更多
关键词 Anodic oxidation Capacitive deionization Cyclic stability N-DOPING
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Locally Enhanced Flow and Electric Fields Through a Tip Effect for Efficient Flow‑Electrode Capacitive Deionization
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作者 Ziquan Wang Xiangfeng Chen +5 位作者 Yuan Zhang Jie Ma Zhiqun Lin Amor Abdelkader Maria‑Magdalena Titirici Libo Deng 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS 2025年第2期1-17,共17页
Low-electrode capacitive deionization(FCDI)is an emerging desalination technology with great potential for removal and/or recycling ions from a range of waters.However,it still suffers from inefficient charge transfer... Low-electrode capacitive deionization(FCDI)is an emerging desalination technology with great potential for removal and/or recycling ions from a range of waters.However,it still suffers from inefficient charge transfer and ion transport kinetics due to weak turbulence and low electric intensity in flow electrodes,both restricted by the current collectors.Herein,a new tip-array current collector(designated as T-CC)was developed to replace the conventional planar current collectors,which intensifies both the charge transfer and ion transport significantly.The effects of tip arrays on flow and electric fields were studied by both computational simulations and electrochemical impedance spectroscopy,which revealed the reduction of ion transport barrier,charge transport barrier and internal resistance.With the voltage increased from 1.0 to 1.5 and 2.0 V,the T-CC-based FCDI system(T-FCDI)exhibited average salt removal rates(ASRR)of 0.18,0.50,and 0.89μmol cm^(-2) min^(-1),respectively,which are 1.82,2.65,and 2.48 folds higher than that of the conventional serpentine current collectors,and 1.48,1.67,and 1.49 folds higher than that of the planar current collectors.Meanwhile,with the solid content in flow electrodes increased from 1 to 5 wt%,the ASRR for T-FCDI increased from 0.29 to 0.50μmol cm^(-2) min^(-1),which are 1.70 and 1.67 folds higher than that of the planar current collectors.Additionally,a salt removal efficiency of 99.89%was achieved with T-FCDI and the charge efficiency remained above 95%after 24 h of operation,thus showing its superior long-term stability. 展开更多
关键词 Flow-electrode Capacitive deionization Current collector Tip effect DESALINATION
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操作参数对CDI/MCDI脱盐性能的影响及对比分析 被引量:1
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作者 刘锐 张琪琪 +1 位作者 姚寿广 金苗苗 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期75-80,共6页
针对电容法/膜电容法(CDI/MCDI)两种去离子脱盐过程,建立3D瞬态多物理场分析模型。采用该模型模拟了CDI和MCDI的整个脱盐过程,然后分析了四种操作参数下(电压、入口浓度、流速和流道间距)对CDI和MCDI脱盐性能的影响。结果如下:电压增大... 针对电容法/膜电容法(CDI/MCDI)两种去离子脱盐过程,建立3D瞬态多物理场分析模型。采用该模型模拟了CDI和MCDI的整个脱盐过程,然后分析了四种操作参数下(电压、入口浓度、流速和流道间距)对CDI和MCDI脱盐性能的影响。结果如下:电压增大时两单元的电吸附量都随而增加,但相同电压下MCDI的电吸附量都高于CDI。随入口浓度的增加,MCDI与CDI单元的电吸附量的差异呈现出基本不大到逐渐明显的变化。MCDI与CDI单元的电吸附量均随入口流速增加而降低。MCDI与CDI电吸附量都随流道间距增加而降低,同等流道间距下MCDI的电吸附量高于CDI。在相同操作条件下,MCDI的脱盐性能优于CDI。 展开更多
关键词 电容去离子 膜电容去离子 数值模拟 操作参数
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Boosting Capacitive Deionization Performance of Commercial Carbon Fibers Cloth via Structural Regulation Based on Catalytic-Etching Effect 被引量:3
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作者 Chunjie Zhang Dong Wang +5 位作者 Zhen Wang Guangshuai Zhang Zhichao Liu Jie Wu Jin Hu Guangwu Wen 《Energy & Environmental Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第1期242-252,共11页
Monolithic carbon electrodes with robust mechanical integrity and porous architecture are highly desired for capacitive deionization but remain challenging.Owing to the excellent mechanical strength and electroconduct... Monolithic carbon electrodes with robust mechanical integrity and porous architecture are highly desired for capacitive deionization but remain challenging.Owing to the excellent mechanical strength and electroconductivity,commercial carbon fibers cloth demonstrates great potential as high-performance electrodes for ions storage.Despite this,its direct application on capacitive deionization is rarely reported in terms of limited pore structure and natural hydrophobicity.Herein,a powerful metal-organic framework-engaged structural regulation strategy is developed to boost the desalination properties of carbon fibers.The obtained porous carbon fibers features hierarchical porous structure and hydrophilic surface providing abundant ions-accessible sites,and continuous graphitized carbon core ensuring rapid electrons transport.The catalytic-etching mechanism involving oxidation of Co and subsequent carbonthermal reduction is proposed and highly relies on annealing temperature and holding time.When directly evaluated as a current collector-free capacitive deionization electrode,the porous carbon fibers demonstrates much superior desalination capability than pristine carbon fibers,and remarkable cyclic stability up to 20 h with negligible degeneration.Particularly,the PCF-1000 showcases the highest areal salt adsorption capacity of 0.037 mg cm^(−2) among carbon microfibers.Moreover,monolithic porous carbon fibers-carbon nanotubes with increased active sites and good structural integrity by in-situ growth of carbon nanotubes are further fabricated to enhance the desalination performance(0.051 mg cm^(−2)).This work demonstrates the great potential of carbon fibers in constructing high-efficient and robust monolithic electrode for capacitive deionization. 展开更多
关键词 capacitive deionization carbon fibers cloth catalytic-etching monolithic electrodes
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Exploration of the Exceptional Capacitive Deionization Performance of CoMn_(2)O_(4) Microspheres Electrode 被引量:2
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作者 Zhenzhen Liu Haibo Li 《Energy & Environmental Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第1期119-128,共10页
The“battery type”inorganic electrode has been demonstrated the highly efficient sodium ion intercalation capacity for capacitive deionization.In this work,the CoMn_(2)O_(4)(CMO)microspheres with porous core-shell st... The“battery type”inorganic electrode has been demonstrated the highly efficient sodium ion intercalation capacity for capacitive deionization.In this work,the CoMn_(2)O_(4)(CMO)microspheres with porous core-shell structure are prepared via co-precipitation and followed by annealing.The effects of annealing temperatures on the morphology,pore structure,valence state,and electrochemical behavior of CMO are explored.As electrode for capacitive deionization,the salt removal capacity and current efficiency of optimized AC||CMO device reaches up to 60.7 mg g^(−1) and 97.6%,respectively,and the capacity retention rate is 74.1%after 50 cycles.Remarkably,both the in-situ X-ray diffraction and ex-situ X-ray diffraction analysis features that the intercalation/de-intercalation of sodium ions are governed by(103)and(221)crystal planes of CMO.Accordingly,the density functional theory calculations realize that the adsorption energies of Na+onto(103)and(221)crystal planes are higher than that of any other crystal planes,manifesting the priorities in adsorption of sodium atoms.Furthermore,the X-ray photoelectron spectra of pristine and post-CMO electrode highlights that the reversible conversion of Mn^(3+)/Mn^(4+)couple is resulted from the intercalation/de-intercalation of Na^(+),while this is irreversible for Co^(3+)/Co^(2+)couple.Beyond that,the CMO electrode has been proven the selectivity removal of Na^(+) over K^(+)and Mg^(2+)in a multi-cation stream. 展开更多
关键词 capacitive deionization DESALINATION ELECTROSORPTION MICROSPHERES
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Desalination Alternative Technology in Conjunction with Membrane Capacitive Deionization (MCDI): A Literature Review Article
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作者 Ahmed J. Aldalou Yunes K. Mogheir 《Journal of Environmental Protection》 2021年第3期218-236,共19页
Water and energy shortages came due to rapid population growth, living standards and rapid development in the agriculture and industrial sectors. Desalination tends to be one of the most promising water solutions;howe... Water and energy shortages came due to rapid population growth, living standards and rapid development in the agriculture and industrial sectors. Desalination tends to be one of the most promising water solutions;however, it is a process of intense energy. Membrane Capacitive Deionization (MCDI) has received considerable interest as a promising desalination technology, and MCDI research has increased significantly over the last 10 years. In addition, there are no guidelines for the design of Capacitive Deionization (CDI) implementation strategies for individual applications. This study, therefore;provides an alternative of CDI’s recent application developments, with emphasis placed on hybrid systems to address the technological needs of different relevant fields. The MCDI’s energy consumption is compared with the reverse osmosis literature data based on experimental data from laboratory-scale system. The study demonstrates that MCDI technology is a promising technology in the next few years with an extreme competition in water recovery, energy consumption and salt removal for reverse osmosis. 展开更多
关键词 Capacity deionization Membrane Capacitive deionization DESALINATION Reverse Osmosis (RO)
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Integration of pore structure modulation and B,N co-doping for enhanced capacitance deionization of biomass-derived carbon
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作者 Yao Qiu Chunjie Zhang +7 位作者 Rui Zhang Zhiyuan Liu Huazeng Yang Shuai Qi Yongzhao Hou Guangwu Wen Jilei Liu Dong Wang 《Green Energy & Environment》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期1488-1500,共13页
Biomass-derived carbon has demonstrated great potentials as advanced electrode for capacitive deionization(CDI),owing to good electroconductivity,easy availability,intrinsic pores/channels.However,conventional simple ... Biomass-derived carbon has demonstrated great potentials as advanced electrode for capacitive deionization(CDI),owing to good electroconductivity,easy availability,intrinsic pores/channels.However,conventional simple pyrolysis of biomass always generates inadequate porosity with limited surface area.Moreover,biomass-derived carbon also suffers from poor wettability and single physical adsorption of ions,resulting in limited desalination performance.Herein,pore structure optimization and element co-doping are integrated on banana peels(BP)-derived carbon to construct hierarchically porous and B,N co-doped carbon with large ions-accessible surface area.A unique expansionactivation(EA)strategy is proposed to modulate the porosity and specific surface area of carbon.Furthermore,B,N co-doping could increase the ions-accessible sites with improved hydrophilicity,and promote ions adsorption.Benefitting from the synergistic effect of hierarchical porosity and B,N co-doping,the resultant electrode manifest enhanced CDI performance for NaCl with large desalination capacity(29.5 mg g^(-1)),high salt adsorption rate(6.2 mg g^(-1)min^(-1)),and versatile adsorption ability for other salts.Density functional theory reveals the enhanced deionization mechanism by pore and B,N co-doping.This work proposes a facile EA strategy for pore structure modulation of biomass-derived carbon,and demonstrates great potentials of integrating pore and heteroatoms-doping on constructing high-performance CDI electrode. 展开更多
关键词 Capacitive deionization Biomass-derived carbon Pore structure B N co-doping Desalination performance
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MCDI工艺对浓排水回用处理的应用研究
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作者 师恩耀 《清洗世界》 CAS 2023年第7期26-28,31,共4页
膜电容脱盐(Membrane Capacitive Deionization,MCDI)技术具有能耗低、操作简单、环境友好优势,根据循环冷却水系统浓排水的水质情况,通过膜电容脱盐(MCDI)工艺对浓排水进行脱盐回收处理,经膜电容脱盐(MCDI)装置处理后的出水指标满足循... 膜电容脱盐(Membrane Capacitive Deionization,MCDI)技术具有能耗低、操作简单、环境友好优势,根据循环冷却水系统浓排水的水质情况,通过膜电容脱盐(MCDI)工艺对浓排水进行脱盐回收处理,经膜电容脱盐(MCDI)装置处理后的出水指标满足循环水系统补水水质要求。对装置的进出水指标进行检测分析,结果表明膜电容脱盐装置的产水回收率设定在85%时,产水脱盐率可达75%~85%,出水中的总硬度、总碱度、氯离子和总盐分指标满足回用要求。应用结果论证了膜电容脱盐工艺在循环冷却水系统浓排水回用处理上的技术可行性和节水优势。 展开更多
关键词 循环冷却水脱盐 膜电容脱盐(mcdi) 浓排水回用
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生物质炭复合rGO电极的制备及其脱盐性能
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作者 侯嫔 孙新雨 +3 位作者 王振宇 徐东莹 贾舒涵 王建兵 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2024年第9期2047-2055,共9页
以废弃玉米芯为原材料,采用水热法制备了一种电容去离子(CDI)电极材料——生物质炭复合还原氧化石墨烯(rGO)。通过单因素法优化了生物质炭的制备条件;采用循环伏安测试、交流阻抗测试、扫描电子显微镜等探究了生物质炭复合rGO与电化学... 以废弃玉米芯为原材料,采用水热法制备了一种电容去离子(CDI)电极材料——生物质炭复合还原氧化石墨烯(rGO)。通过单因素法优化了生物质炭的制备条件;采用循环伏安测试、交流阻抗测试、扫描电子显微镜等探究了生物质炭复合rGO与电化学性能的构效关系;考察了生物质炭复合rCO的CDI脱盐影响规律及再生性能。结果表明:当选用ZnCl_(2)为活化剂时,生物质炭复合rGO的比电容最高,为176.58F/g;且比电容与其介孔孔容量、官能团C-C/C=C的含量成正比;在NaCl浓度为250mg/L,电压为1.4V时,生物质炭复合rGO电吸附容量最大,为11.35mg·g^(-1),是生物质炭的2.19倍,且再生性能良好,15次吸附脱附循环后NaCl去除率仍可稳定在初次的99%。因此生物质炭复合rGO是一种绿色高效的CDI电极材料,为提高碳基材料的脱盐性能提供了技术支持,还可以实现生物质废料的绿色回收。 展开更多
关键词 生物质炭 还原氧化石墨烯 复合电极材料 电容去离子 脱盐
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电容去离子碳基电极材料的研究进展
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作者 刘转年 魏本龙 +1 位作者 张培平 苏广平 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期320-330,共11页
电容去离子(CDI)技术具有能耗低、再生效率高、无二次污染、易于操作等优点,在解决水资源短缺和水环境污染方面应用广泛。开发具有高电化学性能和盐吸附能力的电极材料是CDI脱盐的关键。碳材料因其高比表面积、丰富的孔隙结构、优异的... 电容去离子(CDI)技术具有能耗低、再生效率高、无二次污染、易于操作等优点,在解决水资源短缺和水环境污染方面应用广泛。开发具有高电化学性能和盐吸附能力的电极材料是CDI脱盐的关键。碳材料因其高比表面积、丰富的孔隙结构、优异的导电性和良好的稳定性而被广泛用作CDI电极。本文在介绍CDI技术基本原理的基础上,综述了5类典型碳基电极材料的研究进展,重点是材料设计和改进的吸附性能。对比分析了不同种类电极材料之间的优缺点,探讨了工业化存在的问题及改进方向。 展开更多
关键词 电容去离子 碳基电极材料 双电层 脱盐
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基于电吸附技术的海砂淡化效果试验研究
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作者 金立兵 赵鸽 +3 位作者 樊玮洁 毛江鸿 王金权 何建明 《混凝土》 CAS 北大核心 2024年第8期14-18,22,共6页
海砂淡化是有效利用海砂资源的关键,电吸附技术可以有效的吸附溶液中的氯离子。提出了基于电吸附技术的海砂淡化方法,可实现氯离子在阳极表面富集从而实现溶液的淡化。试验分别选取了碳纤维布、泡沫铝和泡沫镍作为电极材料,分析了不同... 海砂淡化是有效利用海砂资源的关键,电吸附技术可以有效的吸附溶液中的氯离子。提出了基于电吸附技术的海砂淡化方法,可实现氯离子在阳极表面富集从而实现溶液的淡化。试验分别选取了碳纤维布、泡沫铝和泡沫镍作为电极材料,分析了不同电极材料下电吸附技术的除氯效果。结果表明:利用电吸附技术淡化海砂5次之后,3种电极材料均能使海砂中的氯离子含量降低至标准规范以下;联合泡沫铝和碳纤维布的除氯效果最佳,单独使用泡沫镍作为电极材料时除氯效果优于单独使用碳纤维布电极材料;电吸附法淡化海砂比水洗法淡化海砂,能节约用水65%以上。 展开更多
关键词 电吸附 海砂 除氯淡化 电极材料
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氮氧双掺杂多孔碳对四环素的电吸附及其机制 被引量:1
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作者 黄慧婷 李艳花 +3 位作者 汤贺尧 肖宇 罗美娟 罗方 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1035-1046,共12页
四环素(TC)约占抗生素总产量和使用量的三分之一,且在水体中难以被降解,导致其在环境中的浓度越来越高而引发难以预估危害的细菌耐药性.因此,开发有效途径对水中四环素进行高效去除具有重要现实意义.本文通过简单的分散聚合物制备了具... 四环素(TC)约占抗生素总产量和使用量的三分之一,且在水体中难以被降解,导致其在环境中的浓度越来越高而引发难以预估危害的细菌耐药性.因此,开发有效途径对水中四环素进行高效去除具有重要现实意义.本文通过简单的分散聚合物制备了具有高四环素吸附效率的聚酰亚胺衍生碳材料(FCPI).FCPI独特的分级多孔结构、丰富的氧(14.6%)、氮(4.7%)掺杂量和边缘缺陷等可为四环素的吸附提供丰富的活性位点;较大的比表面积、良好的导电性和化学稳定性,可提供稳定的双电层吸附界面.因此,将FCPI制备成电容去离子(CDI)器件的电极片后,FCPI对TC的电吸附容量高达989.5 mg·g^(-1),是传统自吸附的2.3倍(430.2 mg·g^(-1)).FCPI在自然水体中,经过200次吸-脱附循环后吸附容量仍可保持70%以上,具有优异的再生性和循环稳定性.且FCPI在不同水体中均表现出高效的TC吸附性能和同步去除水体中硬度离子的能力,使其在处理复杂水体污染与环境保护方面具有重要的实际意义. 展开更多
关键词 聚酰亚胺 四环素 多孔碳 氮氧共掺杂 电容去离子技术
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语前聋儿童人工耳蜗使用者语言发育能力研究
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作者 刘潼 董瑞娟 +6 位作者 吕静 孟超 郭倩倩 李玉玲 古鑫 孔颖 王硕 《中国听力语言康复科学杂志》 2024年第5期465-470,共6页
目的依据现有完善的语言评估方式,观察人工耳蜗植入患儿语言康复情况,研究早期植入人工耳蜗患儿语言习得能力及影响康复效果的因素。方法选取首都医科大学附属北京同仁医院158例语前聋患儿为研究对象,人工耳蜗植入年龄平均17.6±8.... 目的依据现有完善的语言评估方式,观察人工耳蜗植入患儿语言康复情况,研究早期植入人工耳蜗患儿语言习得能力及影响康复效果的因素。方法选取首都医科大学附属北京同仁医院158例语前聋患儿为研究对象,人工耳蜗植入年龄平均17.6±8.8个月,应用汉语沟通发展量表(mandarin communicative development inventory,MCDI)研究开机时、开机后6、12、24、36个月的差异;按照植入年龄分为A组(0~18个月龄)、B组(19~36个月龄),根据内耳形态分为C组(内耳正常)、D组(内耳畸形),分析在植入人工耳蜗后开机时及开机后6、12个月患儿语言能力得分。结果患儿在康复后语言能力普遍有所提升,但提升速度存在差异。除句子与语句部分得分外,其余得分在开机时与开机后6个月之间有显著差异(P<0.05),在开机后24个或36个月接近满分。A、B组MCDI会说的词汇得分在开机后12个月无显著差异(P>0.05),C、D组在开机时无显著差异(P>0.05)。结论在开机前期,患儿语言能力增长较为迅速,18个月前植入与19~36个月植入人工耳蜗对患儿的语言发育能力在开机后12个月无显著差异,内耳畸形对患儿开机后的语言发育有显著影响。 展开更多
关键词 语前聋 人工耳蜗 语言能力 汉语沟通发展量表
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电容去离子水处理技术的研究和应用进展
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作者 李蓓 王傲 +3 位作者 孙康 刘晓静 姚东瑞 蒋剑春 《林产化学与工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期139-148,共10页
随着水资源短缺、能源紧张等问题的日益加剧,高效低耗的电容去离子(CDI)脱盐技术逐渐得到广泛重视。然而,CDI技术现在仍处于研究和发展的初期阶段,并未在工业界广泛应用。本文结合CDI技术现有的应用进展,首先介绍了CDI技术的电极材料和... 随着水资源短缺、能源紧张等问题的日益加剧,高效低耗的电容去离子(CDI)脱盐技术逐渐得到广泛重视。然而,CDI技术现在仍处于研究和发展的初期阶段,并未在工业界广泛应用。本文结合CDI技术现有的应用进展,首先介绍了CDI技术的电极材料和装置构型,并指出各类电极材料和装置构型在应用中面临的挑战。然后,综述了全球现有CDI公司的发展现状及CDI技术的应用领域,对CDI技术在循环冷却水处理、市政生活废水回用等领域的应用进行了具体分析,并对应用中浓盐水排放问题进行了进一步分析讨论。最后,对CDI技术在水处理应用中的挑战进行归纳并对发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 电容去离子技术 活性炭 苦咸水淡化 电极材料
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相互连接的介孔空心碳球的制备及其在电容去离子(CDI)技术中的应用研究
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作者 胡婧琨 陈素晶 张易宁 《电子元件与材料》 CAS 北大核心 2024年第7期814-821,829,共9页
以空心碳球的孔隙结构为研究对象,采用改良Stöber法成功合成了一种相互连接的介孔空心碳球(MHCSs),并将其作为电极材料系统地研究其介孔结构对电化学性能和电容去离子性能的影响。研究结果表明,相比于以微孔结构为主的相互连接空... 以空心碳球的孔隙结构为研究对象,采用改良Stöber法成功合成了一种相互连接的介孔空心碳球(MHCSs),并将其作为电极材料系统地研究其介孔结构对电化学性能和电容去离子性能的影响。研究结果表明,相比于以微孔结构为主的相互连接空心碳球(HCSs),MHCSs具有更大的比表面积和更多的活性位点,从而提高了电极材料的比电容。大孔径提升了空心碳球的离子传输速率,而石墨化程度的提高则增加了电极材料的电导率,显著提升了材料的电容去离子性能。在100 mg·L^(-1)浓度的NaCl溶液中,HCSs和MHCSs的电吸附容量分别达到10.01和17.81 mg·g^(-1),MHCSs表现出优异的电容去离子性能。此外,在经历了30次吸附-解吸循环后,MHCSs在100 mg·L^(-1)NaCl溶液中仍能保持97.42%的初始脱盐能力,表现出良好的循环稳定性。此研究成果为介孔空心碳球材料在海水淡化、水处理领域的应用提供了有益的参考。 展开更多
关键词 空心碳球 介孔结构 电容去离子 海水淡化
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木质基N,P共掺杂氧化石墨烯改性泡沫炭制备及电容去离子性能研究
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作者 孔祥鑫 张坤 +2 位作者 吴振威 李伟 刘守新 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期6026-6034,共9页
以落叶松木屑为原料,磷酸二氢铵(NH_(4)H_(2)PO_(4))为掺杂剂,氧化石墨烯(GOs)为改性剂,经过液化、树脂化、发泡、炭化以及CO_(2)活化制备出木质基N、P共掺杂氧化石墨烯改性泡沫炭(N,P-GCF)。采用SEM、XRD、Raman、XPS、接触角测量仪分... 以落叶松木屑为原料,磷酸二氢铵(NH_(4)H_(2)PO_(4))为掺杂剂,氧化石墨烯(GOs)为改性剂,经过液化、树脂化、发泡、炭化以及CO_(2)活化制备出木质基N、P共掺杂氧化石墨烯改性泡沫炭(N,P-GCF)。采用SEM、XRD、Raman、XPS、接触角测量仪分别对N,P-GCF的表面形态、晶体结构、化学性质、亲水性能进行分析,通过改变NH_(4)H_(2)PO_(4)的添加量探究其对泡沫炭孔结构、电化学性能及电容去离子性能(CDI)的影响。结果表明:经GOs改性与NH_(4)H_(2)PO_(4)掺杂后,孔泡尺寸下降,无序性提高。N,P-GCF具有分级孔结构。当NH_(4)H_(2)PO_(4)掺杂量为2 g时,具有最高的比表面积(2684.11 m^(2)·g^(-1))、总孔容(1.42 cm^(3)·g^(-1))和介孔率(49.45%),N、P质量分数分别为2.48%和3.46%。N元素主要以N-5、N-6、N-X形式存在,P元素主要为P-C、P-N。相比于CF,N,P-GCF2.0具有优异的润湿性及力学性能。在1 mol·L^(-1)NaCl电解液的三电极体系中,1 A·g^(-1)的电流密度时N,P-GCF2.0的比电容为256.48 F·g^(-1),当电流密度增加至15 A·g^(-1)时,比电容保持率达72.51%。在500 mg·L^(-1)的初始NaCl溶液、1.2 V的工作电压下,N,P-GCF2.0具有最佳脱盐能力(29.97 mg·g^(-1))及盐吸附速率(1.84 mg·g^(-1)·min^(-1)),10次循环后脱盐能力保留率为90.12%,具有较好的循环稳定性。 展开更多
关键词 木质基 N P共掺杂 氧化石墨烯 泡沫炭 电容去离子
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等离子体辅助制备炭布负载大层间距NiCoAl-LDHs及其电化学去离子性能
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作者 姜秋彤 王国庆 +3 位作者 李益 黄宏伟 李倩 杨建 《新型炭材料(中英文)》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期561-572,共12页
电容去离子技术近年来被认为是一种新兴的海水淡化技术,尤其在苦咸水范围内具有经济节能的特点。然而,目前关于除氯电极的研究较少,同时缓慢的除盐动力学也制约了除氯电极的发展。本工作通过在表面酸处理后的柔性炭布(ACC)上原位生长层... 电容去离子技术近年来被认为是一种新兴的海水淡化技术,尤其在苦咸水范围内具有经济节能的特点。然而,目前关于除氯电极的研究较少,同时缓慢的除盐动力学也制约了除氯电极的发展。本工作通过在表面酸处理后的柔性炭布(ACC)上原位生长层状氢氧化物NiCoAl-LDHs纳米片阵列并进行Ar等离子体处理,制备了具有扩大层间距的Ar-NiCoAl-LDHs@ACC材料。炭布基底抑制了NiCoAl-LDHs纳米片的团聚并提高了电导率,Ar等离子体处理则进一步扩大了NiCoAl-LDHs层间距并改善了亲水性,提供了快速的氯离子扩散通道,并释放了更多的层间活性位点,实现了高除盐动力学。将Ar-NiCoAl-LDHs@ACC作为除氯电极与活性炭组装了混合式电容去离子器件。在1000 mg L^(-1)NaCl溶液及1.2 V工作电压下,除盐容量可达到93.26 mg g^(-1),除盐速率可达到0.27 mg g^(-1)s^(-1),电荷效率高达0.97。在300 mg L^(-1)NaCl溶液及0.8 V工作电压下,经100次循环后容量保持率仍在85%以上。本工作的制备策略为大层间距二维金属氢氧化物材料的可控制备和高性能电化学除氯电极的设计构建提供了新思路。 展开更多
关键词 电化学去离子 海水淡化 大层间距 NiCoAl-LDHs 高除盐动力学
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γ-Al_(2)O_(3)/CuO-ACF电吸附除盐的影响因素及反应动力学
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作者 柴多生 高峰 +4 位作者 吴友兵 孙昕 郝然 杨宇 焦翔飞 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1637-1647,共11页
开发脱盐率高、寿命长的电极材料是电容去离子(CDI)水处理技术的研究热点之一。通过一锅水热法将层状CuAl双金属氧化物与活性碳纤维复合,成功制备了CDI电极(γ-Al_(2)O_(3)/CuO-ACF)。采用SEM、XRD、FTIR和CV测试对样品的形貌、结构和... 开发脱盐率高、寿命长的电极材料是电容去离子(CDI)水处理技术的研究热点之一。通过一锅水热法将层状CuAl双金属氧化物与活性碳纤维复合,成功制备了CDI电极(γ-Al_(2)O_(3)/CuO-ACF)。采用SEM、XRD、FTIR和CV测试对样品的形貌、结构和电极性能进行了表征。当初始NaCl浓度为500mg/L时,随着电压从0.8V逐渐增加到1.6V,两种电极的比吸附量、脱盐效率、电流效率和电耗均有所增加,γ-Al_(2)O_(3)/CuO-ACF的四项参数依次比ACF提高23.4%~55.3%、44.8%~82.0%、65.5%~90.0%和降低15.0%~21.4%。当腐殖酸浓度为5~10mg/L时,ACF脱盐效率下降明显,而γ-Al_(2)O_(3)/CuO-ACF脱盐效率仅在腐殖酸浓度10mg/L时略有下降。在15次循环后,NaCl溶液体系的脱盐效率保留率为96%;但由于腐殖酸的存在,该值下降为92%。两种电极的电吸附除盐过程遵循Langmuir等温吸附方程,表示盐离子在电极表面为单分子层物理吸附。与传统ACF电极相比,γ-Al_(2)O_(3)/CuO-ACF电极具有优异的可回收性、稳定性和增强的电化学特性。 展开更多
关键词 层状CuAl双金属氧化物 活性碳纤维 脱盐 电吸附
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电容去离子技术去除水中硝酸盐的研究进展 被引量:1
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作者 房金峰 曲莹 +5 位作者 赵玉博 刘汝鹏 张震 齐震 樊浩宇 朱炜臣 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期29-37,共9页
电容去离子技术(Capacitive deionization,CDI)是一种新兴的电化学硝酸盐脱除技术,具有结构和操作简单、成本低、能耗低、对环境友好等优点,但存在吸附容量不足、选择性较差、脱盐能力有限等问题。针对CDI存在的问题,国内外学者在CDI装... 电容去离子技术(Capacitive deionization,CDI)是一种新兴的电化学硝酸盐脱除技术,具有结构和操作简单、成本低、能耗低、对环境友好等优点,但存在吸附容量不足、选择性较差、脱盐能力有限等问题。针对CDI存在的问题,国内外学者在CDI装置结构优化及电极材料改性方面进行了深入研究。介绍了CDI装置在膜电容去离子技术(MCDI)、流动电极电容去离子技术(FCDI)、电容-电催化耦合技术等结构优化方面的研究进展。电极材料改性研究进展主要从树脂类涂覆、表面改性、金属氧化物/氢氧化物掺杂、结构调控等方面进行了介绍。通过CDI装置结构优化和电极材料改性,提高了电容去离子技术去除硝酸盐的性能,扩大了其去除硝酸盐的适用范围,使得电容去离子技术在去除硝酸盐方面有十分广阔的应用前景。最后针对提高选择性与去除率、提高电极吸附容量、增强电极可持续利用性、实际应用等方面提出相应建议,以期为CDI的进一步发展提供参考。 展开更多
关键词 电容去离子技术 电极改性 结构优化 硝酸盐
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二维纳米材料在电容去离子中的研究进展
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作者 赖倩 周田恬 +6 位作者 王长彬 李云 宋海欧 李洪祥 韩春晓 张树鹏 杨绍贵 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期23-26,共4页
电容去离子是一种绿色的海水淡化技术,具有能耗低、操作简单、容易再生、成本低且无二次污染等优点。二维纳米材料因具有较大比表面积、独特的电子结构和优异的化学稳定性,在海水淡化领域受到广泛关注。介绍了石墨烯、过渡金属碳/氮/碳... 电容去离子是一种绿色的海水淡化技术,具有能耗低、操作简单、容易再生、成本低且无二次污染等优点。二维纳米材料因具有较大比表面积、独特的电子结构和优异的化学稳定性,在海水淡化领域受到广泛关注。介绍了石墨烯、过渡金属碳/氮/碳氮化物、过渡金属二硫化物、层状双金属氢氧化物等纳米材料在电容去离子中的研究进展,为新型材料的优化设计和深度应用提供参考。 展开更多
关键词 电容去离子 二维纳米材料 电极 应用
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