基于插层材料的海水淡化理论
化学物理
2019-12-24 v1
摘要
我们提出了一种用于电容去离子（CDI）的多孔电极理论，其电极包含由氧化还原活性插层材料构成的纳米颗粒。考虑了一种由两块多孔电极、两条流道和一张阴离子交换膜组成的淡化池几何结构，并采用 Nernst-Planck 理论描述所有这些层内水相中的离子传输。考虑了单一盐溶液，其中阴离子与阳离子具有不相等的扩散系数。类似于先前针对 CDI 和电渗析的模型，我们通过假设水在电极中流动（从而离子的平流）为零，且在流道中仅沿电极和膜的方向流动，来求解动态的二维方程。在所有层中，扩散和迁移仅考虑垂直于水流方向的分量。忽略纳米颗粒内部的电子及离子传输限制，转而使用 Frumkin 等温线（或正规溶液模型）来描述纳米颗粒与相邻电解质之间阳离子随电极电势变化的局部化学平衡。我们的模型描述了采用插层电极的 CDI 过程关键参数的动力学，如出水盐浓度、插层离子的分布、池电压和能耗。
引用
@article{arxiv.1912.10355,
title = {Theory of water desalination with intercalation materials},
author = {K. Singh and H. J. M. Bouwmeester and L. C. P. M de Smet and M. Z. Bazant and P. M. Biesheuvel},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.10355},
year = {2019}
}