活性碳電極進行選擇性二價離子去除之電容離子交換機制解析
Mechanistic Insights into Capacitive Ion Exchange for Selective Divalent Ion Removal Using Activated Carbon Electrodes期刊論文
針對超純水(UPW)製備過程中超低導電度進水的電容去離子(CDI)研究仍然有限。近年來，水中 Ca²⁺/Mg²⁺ 的選擇性去除因軟化水應用而受到廣泛關注，但在CDI過程中，離子選擇性去除的離子交換機制(稱為電容離子交換，CIE)的驅動力卻常被忽略，亟需系統性的探討。本研究設計三種未改質的活性碳(AC)材料，具有不同的中孔/總孔體積比(分別命名為 AC-18、AC-46 與 AC-73)，以探討CIE機制在自來水脫鹽中的作用。結果顯示，中孔比例較高的AC-73電極表現出Ca²⁺/Na⁺選擇性比為 2.5–5，約為中孔比例較低的AC-18電極的 2–3 倍。於 AC-73 電極中觀察到明顯的Na⁺與Ca²⁺交換，主要歸因於中孔所提供的非受限空間。實驗證明，CIE的控制機制主要來自靜電力，而非濃度梯度，這可由改變電壓及進流水中Ca²⁺濃度加以佐證。在進水導電度為25 μS/cm的條件下，AC-73電極表現出優異的去離子能力，可將水質降至低於 2 μS/cm。研究的結果對於CIE行為提供更進一步的解析，有助於推動CDI技術利用未改質的中孔活性碳電極應用於軟化水及超純水前處理。
作者：
趙淑如,王鈞逸,林以萱,鐘琍菁,劉柏逸 (院內作者)
蔡明瀚,許立強,黃弘逸,胡啟章 (院外作者)
★文章出處：Chemical Engineering Journal
