两性离子的电化学去除
化学物理
2021-10-27 v1
摘要
海水和微咸水及废水中存在的若干有害或有价值的离子物种是两性的，因此其性质取决于局部水 pH。传统膜技术难以有效去除这些物种，需要对进水进行化学加药以调节其 pH。电容去离子（CDI）是一种新兴的用于水处理和脱盐的无膜技术，基于盐离子在充电微孔电极中的电吸附。CDI 电池在运行期间表现出强烈的内部生成 pH 变化，因此 CDI 有望在不加化学药剂的条件下去除两性物种。然而，该技术的发展受到充电 CDI 电池中 pH 动力学与两性离子性质耦合所固有复杂性的阻碍。在此，我们提出一个新的理论框架，预测流通电极 CDI 电池中两性物种的电吸附。我们证明，此类模型能深入理解影响两性物种电吸附的因素，并得出结论：此类系统的重要设计规则高度反直觉。例如，我们从理论和实验上均表明，对于硼的去除，阳极应置于上游，这与 CDI 领域的公认经验相反。总体而言，我们表明，要实现依赖耦合复杂现象（如两性物种去除中）的目标分离，CDI 理论模型是必不可少的。
引用
@article{arxiv.2105.01643,
title = {Electrochemical removal of amphoteric ions},
author = {Amit N. Shocron and Eric N. Guyes and P. Maarten Biesheuvel and Huub H. M. Rijnaarts and Matthew E. Suss and Jouke E. Dykstra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.01643},
year = {2021}
}