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菱形流道对流动电极电容去离子脱盐性能的影响
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作者 刘明羲 席靖钧 +3 位作者 吕家玉 高维春 梁吉艳 关银燕 《当代化工》 CAS 2024年第10期2347-2351,2358,共6页
流动电极电容去离子(FCDI)作为一种新兴的除盐技术,具有理论无限吸附和适用于高浓度盐水除盐的优势。但是,在FDCI系统运行过程中,流动电极在蛇形流道内很容易出现颗粒聚集和沉降,使脱盐率降低甚至出现堵塞流道问题。设计菱形流道并应用... 流动电极电容去离子(FCDI)作为一种新兴的除盐技术,具有理论无限吸附和适用于高浓度盐水除盐的优势。但是,在FDCI系统运行过程中,流动电极在蛇形流道内很容易出现颗粒聚集和沉降,使脱盐率降低甚至出现堵塞流道问题。设计菱形流道并应用于FCDI系统,利用流态模拟分析菱形流道内流态,以选择适宜的流道结构来避免低速区和颗粒聚集区的形成。模拟结果表明,菱形L2流道内导流体的引入大幅度地降低了流道内的低速区并改善了颗粒沉积情况。此外,脱盐实验结果表明,在高含盐量(16 g·L^(-1))下,菱形L2流道FCDI系统依然能获得较高的脱盐性能。 展开更多
关键词 流动电极电容离子 流动电极 菱形流道 流态模拟 苦咸水淡化
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炭黑流动电极的孔径分布对流动电极电容去离子脱盐性能的影响 被引量:2
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作者 王亮 张子健 +1 位作者 王天玉 胡承志 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期795-805,共11页
流动电极电容去离子(flow electrode capacitive deionization,FCDI)主要依靠流动电极的电吸附来实现离子去除。而其中流动电极的孔径分布是影响FCDI的脱盐性能的重要因素。为此,选择4种具有高导电性的炭黑(carbon black,CB)作为流动电... 流动电极电容去离子(flow electrode capacitive deionization,FCDI)主要依靠流动电极的电吸附来实现离子去除。而其中流动电极的孔径分布是影响FCDI的脱盐性能的重要因素。为此,选择4种具有高导电性的炭黑(carbon black,CB)作为流动电极,考察了流动电极的孔径分布对FCDI脱盐性能的影响。结果表明,在隔离闭合循环(isolated closed-cycle,ICC)模式下,脱盐性能与流动电极的比表面积呈正相关(r=0.918),并主要受介孔面积的影响。在单循环(single cycle,SC)模式下,FCDI的脱盐性能与介孔面积呈正相关(r=0.583),与微孔面积呈负相关(r=-0.725)。当使用介孔面积最大的炭黑作为流动电极时,离子在流动电极表面的解吸速率升高了53%,FCDI的脱盐率提高了702%。吸附-解吸实验结果表明,由于微孔存在尺寸小、吸附-解吸路径长等缺点,使被流动电极吸附的离子难以被快速解吸,从而抑制了在SC模式下流动电极的再生。介孔可强化FCDI在2种操作模式下的脱盐性能;而微孔却抑制了SC模式下的离子解吸,从而降低了FCDI的脱盐性能。以上研究结果可为流动电极的设计和选择提供参考。 展开更多
关键词 孔径分布 流动电极电容离子 脱盐 炭黑
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流动电极电容去离子技术研究进展 被引量:2
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作者 雍天智 李阳 +3 位作者 陆建刚 林若昀 吴俊升 左晓俊 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期17-25,共9页
具有低成本、低能耗、高效率优势的电容去离子技术(CDI)是缓解水危机的有效手段。流动电极电容去离子技术(FCDI)通过将流动电极和离子交换膜耦合,可弥补传统CDI技术吸附能力有限、无法长期连续运行的技术瓶颈。经过近十年的广泛研究,FCD... 具有低成本、低能耗、高效率优势的电容去离子技术(CDI)是缓解水危机的有效手段。流动电极电容去离子技术(FCDI)通过将流动电极和离子交换膜耦合,可弥补传统CDI技术吸附能力有限、无法长期连续运行的技术瓶颈。经过近十年的广泛研究,FCDI技术在理论研究、材料开发和工程应用上取得了积极进展,展现出了良好的应用前景。对FCDI技术进行了系统综述,介绍了其发展历程及运行原理,并从装置构型、运行模式、材料创新和参数影响等方面深入分析了影响脱盐性能的关键因素,指出提升脱盐性能的优化策略。此外,总结了FCDI技术在水体脱盐、水污染治理及资源化、能源回收等领域的应用现状,评价了该技术的经济性和实用性,最后提出FCDI技术未来可行的发展方向。 展开更多
关键词 流动电极电容离子 系统优化 脱盐 废水资源化
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石墨毡集流体提升流动电极电容去离子脱盐性能 被引量:2
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作者 忻泽堃 王天玉 曲久辉 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1487-1495,共9页
针对流动电极电容去离子技术(FCDI)中活性炭利用率低的问题,采用三维多孔石墨毡充当集流体,强化系统的电子转移,提升脱盐性能。结果表明,石墨毡的引入使FCDI系统的脱盐效果提升了175%,并且将脱盐能耗降低了40%。通过分别比较石墨毡和活... 针对流动电极电容去离子技术(FCDI)中活性炭利用率低的问题,采用三维多孔石墨毡充当集流体,强化系统的电子转移,提升脱盐性能。结果表明,石墨毡的引入使FCDI系统的脱盐效果提升了175%,并且将脱盐能耗降低了40%。通过分别比较石墨毡和活性炭对于系统脱盐效果的贡献,发现石墨毡主要是通过强化活性炭与集流体之间的电子传递,实现FCDI系统脱盐效率的提升。同时,阴阳极侧电子传递实验也证实了石墨毡的引入的确提升了集流体与活性炭之间的电子传递。这项研究解决了FCDI系统中活性炭的低利用率问题,为FCDI技术的应用与推广提供了理论上的指导。 展开更多
关键词 流动电极电容离子 石墨毡 电子传递 活性炭利用率
原文传递
流动电极电容去离子去除铵根离子模型及优化
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作者 李翱 王宏洋 +3 位作者 孙宇巍 王旭 汪霞 朱光灿 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期2123-2131,共9页
为了更直观地研究流动电极电容去离子(flow electrode capacitive deionization,FCDI)除氨工艺的机理并进行高效改进,本文构建了FCDI装置去除NH_(4)^(+)的电化学稳态模型,实验结果模拟准确率达到93.8%。利用该模型研究了FCDI除氨工艺在... 为了更直观地研究流动电极电容去离子(flow electrode capacitive deionization,FCDI)除氨工艺的机理并进行高效改进,本文构建了FCDI装置去除NH_(4)^(+)的电化学稳态模型,实验结果模拟准确率达到93.8%。利用该模型研究了FCDI除氨工艺在进水流量、电流密度、电极液中活性炭质量分数等工况条件下的能耗和去除效率变化趋势,计算离子选择性和去除速率两个指标,定性阐明操作参数对去除氨的影响机理,筛选出较优化工况。研究结果表明,FCDI除氨工艺在进水流量1.25mL/min、电流密度21.26A/m^(2)、活性炭质量分数为10%时,除氨效率为74.5%,能耗为29.62kWh/kg N,达到较为理想的状态。在优化的工况条件下,讨论了NH_(4)^(+)在FCDI装置内部的微观传输情况,考虑到过长的流道长度会增强电流密度的极化现象,降低装置除氨性能,提出了串联装置的建议。保持流道长度和工况条件不变,串联的装置可以比原装置的去除效率提升32.9%,同时去除单位质量N的能耗降低22.0%,表明装置的改进是有效的。优化后的FCDI除氨工艺比同类处理工艺更有优势,NH_(4)^(+)去除效率更高,能耗更低,具有广泛应用前景。 展开更多
关键词 流动电极电容离子 电化学 模型 废水 氨氮
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NG-MFCs协同FCDI处理含盐废水应用研究
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作者 梁颖 张卫珂 +2 位作者 杨宏艳 焦琛 王佳玮 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期83-86,共4页
以氮掺杂石墨烯(NG)催化微生物燃料电池(MFCs)的阴极,同时多级串并联方式连接MFCs与流动电极电容去离子(FCDI)装置,用以处理含盐废水。结果表明,NG-MFCs的产电脱氮性能明显提升,其最大输出电压为523 m V,NH_4^+-N的去除率达到92.7%;并... 以氮掺杂石墨烯(NG)催化微生物燃料电池(MFCs)的阴极,同时多级串并联方式连接MFCs与流动电极电容去离子(FCDI)装置,用以处理含盐废水。结果表明,NG-MFCs的产电脱氮性能明显提升,其最大输出电压为523 m V,NH_4^+-N的去除率达到92.7%;并联方式下的MFCs产电输出更加稳定,处理Na Cl质量浓度2 g/L的盐溶液,MFCs-FCDI装置的除盐率达到30%。因此,NG-MFCs以其输出能量FCDI进行除盐,可达到能源利用与污水处理的双重效果。 展开更多
关键词 微生物燃料电池(MFCs) 氮掺杂石墨烯(NG) 阴极 流动电极电容离子(FCDI) 除盐
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