活性炭电极数量对电容去离子系统脱盐性能的影响

作者：檀畅; 李蓓; 呼生春; 王傲; 张燕萍; 孙康^*

来源：林产化学与工业, 2023, 43(06): 17-24.

DOI：10.3969/j.issn.0253-2417.2023.06.003

• 电容去离子
• 活性炭
• 苦咸水淡化
• 工业化放大

在不使用离子交换膜的前提下，以活性炭为电极材料，通过构筑不同堆叠单元数量的电容去离子(CDI)系统，以12 mmol/L的NaCl溶液为模拟盐水，考察堆叠单元数量、进水流速对CDI系统产水规模、脱盐容量和能量效率等参数的影响。结果表明：流速4 mL/min下并联1、 2、 4对电极单元，CDI系统脱盐总量显著增加，分别为10.11、 23.41和34.22 mg,且系统的平均脱盐浓度(ΔC)和热力学能量效率(ηTEE)随电极单元数量增加而显著增加，ΔC由2.16 mmol/L增加到7.31 mmol/L,ηTEE由0.66%增加到2.17%。在2对电极单元的CDI系统中，随着进水流速的增加，充电效率和脱盐容量(QSAC)基本保持不变，系统的ΔC、ηTEE和产水能耗均显著降低。此外，当同比增加电极单元数量和进水流速时，1、 2、 4对电极单元的CDI系统的流速分别为4、 8、 16 mL/min,此时对应的脱盐总量分别为10.11、 22.25和32.89 mg,且在80 W·h/m3的产水能耗下，这3个CDI系统均能实现约2 mmol/L的平均脱盐浓度。因此，增加电极单元数量可以有效扩大CDI系统产水规模。

• 单位
  中国林业科学研究院林产化学工业研究所; 江苏省生物质能源与材料重点实验室; 江苏省中国科学院植物研究所