The research progress on the removal of heavy metals using carbon electrodes in capacitive deionization technology

电容去离子 化学 碳纤维 电极 电容感应 重金属 电化学 纳米技术 环境化学 材料科学 电气工程 工程类 复合材料 复合数 物理化学
作者
Anfeng Zhu,Yongqiang Li,Mei Xue,Haibin Chu,Hang Wei
出处
期刊:Reviews in Inorganic Chemistry [De Gruyter]
卷期号:46 (1): 15-33 被引量:1
标识
DOI:10.1515/revic-2024-0028
摘要

Abstract The challenge of freshwater pollution emerges as a paramount concern in the 21st century, necessitating innovative solutions for sustainable water management. Among various technologies, Capacitive Deionization (CDI) stands out as an electrochemical method with significant promise due to its environmentally benign nature, cost efficiency, minimal energy requirements, and the simplicity of electrode regeneration. The technology leverages a variety of carbon-based materials such as carbon nanotubes, MOF-derived carbon, bio-derived carbon, activated carbon fibers, and graphene oxide as electrodes. These materials are selected for their superior electrical conductivity, structural flexibility, and large surface areas, which are crucial for the efficient removal of heavy metals from polluted water sources. Nonetheless, the reliance of carbon electrodes on the electrical double-layers adsorption mechanism may limit their adsorption capacity and selectivity towards specific contaminants. This review paper delves into the current challenges, optimization strategies, and recent progress in enhancing the efficacy of carbon materials for heavy metal ion extraction in CDI processes. It further discusses the prospective developments in carbon materials and their derivatives for the improvement of heavy metal removal capabilities, providing insightful perspectives on the advancement of CDI technology as a pivotal approach to addressing the issue of freshwater pollution.

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