Coupling of Electric and Flow Fields to Enhance Ion Transport for Energy-Efficient Electrochemical Tap-Water Softening

电化学 自来水 软化 阳极 阴极 电场 水运 电压 材料科学 化学 水流 环境科学 环境工程 物理 复合材料 电气工程 电极 工程类 物理化学 量子力学
作者
Zhengsen Li,Bincheng Xu,Tao Tao,Fengting Li,Gong Zhang,Ying Wang
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:58 (17): 7643-7652 被引量:9
标识
DOI:10.1021/acs.est.3c08333
摘要

Electrochemical-induced precipitation is a sustainable approach for tap-water softening, but the hardness removal performance and energy efficiency are vastly limited by the ultraslow ion transport and the superlow local HCO3–/Ca2+ ratio compared to the industrial scenarios. To tackle the challenges, we herein report an energy-efficient electrochemical tap-water softening strategy by utilizing an integrated cathode–anode–cathode (CAC) reactor in which the direction of the electric field is reversed to that of the flow field in the upstream cell, while the same in the downstream cell. As a result, the transport of ions, especially HCO3–, is significantly accelerated in the downstream cell under a flow field. The local HCO3–/Ca2+ ratio is increased by 1.5 times, as revealed by the finite element numerical simulation and in situ imaging. In addition, a continuous flow electrochemical system with an integrated CAC reactor is operated for 240 h to soften tap water. Experiments show that a much lower cell voltage (9.24 V decreased) and energy consumption (28% decreased) are obtained. The proposed ion-transport enhancement strategy by coupled electric and flow fields provides a new perspective on developing electrochemical technologies to meet the flexible and economic demand for tap-water softening.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
清爽的诗云完成签到,获得积分10
1秒前
彭于晏应助无情的友容采纳,获得10
1秒前
3秒前
大模型应助yhn采纳,获得10
4秒前
糊涂生活糊涂过完成签到 ,获得积分10
5秒前
求泉发布了新的文献求助10
6秒前
lalala应助清爽的诗云采纳,获得20
7秒前
浮游应助momo采纳,获得10
7秒前
zz完成签到,获得积分10
8秒前
iwbs0326完成签到,获得积分10
8秒前
ab发布了新的文献求助10
9秒前
一颗橙子完成签到,获得积分10
10秒前
慕青应助lyj334采纳,获得10
10秒前
12秒前
12秒前
粥大大完成签到 ,获得积分10
12秒前
贪玩的豪英完成签到,获得积分10
13秒前
一颗橙子发布了新的文献求助10
13秒前
15秒前
17秒前
sland完成签到,获得积分20
17秒前
hyx完成签到 ,获得积分10
18秒前
19秒前
19秒前
研友_VZG7GZ应助lv采纳,获得10
19秒前
20秒前
AAAA发布了新的文献求助10
20秒前
22秒前
科研通AI6应助求泉采纳,获得10
23秒前
哦嚯发布了新的文献求助10
23秒前
科研通AI2S应助完美砖家采纳,获得10
23秒前
zzzrx发布了新的文献求助10
24秒前
lyj334发布了新的文献求助10
24秒前
25秒前
26秒前
高冷的呆呆鱼完成签到,获得积分10
26秒前
27秒前
27秒前
博一博Xing_完成签到,获得积分10
29秒前
冻结完成签到 ,获得积分10
29秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Fermented Coffee Market 2000
Methoden des Rechts 600
Constitutional and Administrative Law 500
PARLOC2001: The update of loss containment data for offshore pipelines 500
Critical Thinking: Tools for Taking Charge of Your Learning and Your Life 4th Edition 500
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 380
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5284421
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4437898
关于积分的说明 13815346
捐赠科研通 4318875
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2370751
邀请新用户注册赠送积分活动 1366060
关于科研通互助平台的介绍 1329581