Функционализированные Углеродные Материалы, Полученные Из Рисовой Шелухи, Для Применения В Мембранной И Инверсионной Емкостной Деионизации

Abstract

Емкостная деионизация воды (ЕДВ) привлекает пристальное внимание как перспективная, недорогая и энергоэффективная технология опреснения воды. Невысокая стоимость устройства, в первую очередь, обусловливается возможностью использования углеродных материалов из природного сырья. Одна из последних концепций развития ЕДВ подразумевает применение инвертированного профиля потенциала в процессе работы (сорбция при 0 В, десорбция при небольшом значении потенциала), что дополнительно снижает энергопотребление системы. Для работы такой системы необходимо использование углеродных материалов, несущих поверхностный заряд, который обеспечит сорбцию при отсутствии внешнего потенциала. В данной работе авторы представляют простую двухстадийную методологию создания высокопористых углеродных материалов из рисовой шелухи и их последующую химическую функционализацию азотсодержащими группами –NO2 и –NH2, несущими отрицательный и положительный заряды, соответственно. За счет использования модифицированных материалов удалось достичь высоких значений удельной емкости в 253 Ф/г. Применение полученных материалов в качестве электродов в мембранных и инверсионных ячейках ЕДВ продемонстрировало их высокую эффективность, увеличив на 15% (до 16,91 мг/г) максимальную удельную адсорбционную емкость (УАЕ) по сравнению с симметричными мембранными ячейками с использованием немодифицированных углей.