Иновативна технология възстановява ценни метали от отпадъчни води

04.07.2023   |   Начало»Технологии

Редактор
Екатерина Амова

Редактор
Екатерина Амова

Екип от изследователи от Университета Халифа в ОАЕ разработиха устойчив електрохимичен процес за възстановяване на метални йони в отпадъчни води, превръщайки ги в ценни крайни продукти за приложения за преобразуване и съхранение на енергия, съобщават от учебното заведение.

Недостатъци на традиционните методи

Минните отпадъчни води често съдържат сложна смес от метални йони, органична материя и други замърсители, което затруднява селективното възстановяване на специфични метални йони за повторна употреба и отделянето им от нежеланите примеси. Освен това наличието на множество различни метални йони и други вещества може да попречи на процеса на възстановяване, което допълнително намалява ефективността.

Друг недостатък на традиционните методи е ограничената им устойчивост в различни условия на отпадъчни води (честата регенерация или подмяната на адсорбенти отнема време и оскъпява процеса) и генерирането на вторични замърсители. И накрая, след като металните йони бъдат възстановени с помощта на конвенционални техники, те следва да бъдат обработени и пречистени, преди да могат да бъдат използвани повторно. Това може да включва допълнителна сложна и изискваща много ресурси обработка, обясняват учените.

Решението – капацитивна дейонизация (CDI)

CDI е електрохимична техника за пречистване на водата, включваща процес на електросорбция на йони върху повърхността на електроди. Когато се приложи напрежение между двата електрода, положителният електрод привлича отрицателно заредени йони (аниони), докато отрицателният електрод привлича положително заредените йони (катиони). Вследствие протича процес на електросорбция – йоните се насочват към повърхността на съответните електроди и се отлагат върху нея, оставайки там, докато напрежението не обърне посоката си или бъде преустановено.

Чрез непрекъсната смяна на приложеното напрежение CDI процесът позволява извличане на йони от водата без химически добавки или мембрани, което го прави обещаваща технология за обезсоляване, омекотяване и пречистване на водата. За изработката на електродите изследователите са използвали материал, който е композит от активен въглен, извлечен от костилки на фурми, и полианилин.

Употребата на костилките като суровина спомага за намаляване на отпадъците и насърчава устойчивото управление на ресурсите. Освен това, произведеният от тях активен въглен има силно пореста структура с голяма повърхност за адсорбция. Това го прави подходящ за приложения, включващи отстраняване на замърсители от отпадъчни води, а конкретно активният въглен, получен от костилки на фурми, показва добър адсорбционен капацитет специално за метални йони.

След като металните йони бъдат извлечени от отпадъчните води, те могат да бъдат използвани в приложения за съхранение и преобразуване на енергия. В случая разработчиците от Университета Халифа използват възстановените метални йони за производство на фотокатоди за фотокаталитично превръщане на въглероден диоксид в мравчена киселина, която по-нататък намира приложение в горивни клетки за генериране на енергия.

Ключови думи: Електрохимично пречистване на отпадъчни води   електроадсорбция  

Област: ВиК