Expeditious and effectual capacitive deionization performance by chitosan-based carbon with hierarchical porosity

电容去离子 海水淡化 化学工程 碳化 材料科学 吸附 介孔材料 碳纤维 活性炭 大孔隙 比表面积 纳米技术 化学 复合材料 有机化学 扫描电子显微镜 复合数 生物化学 工程类 催化作用
作者
Benqiang Cen,Kexun Li,Rui Yang
出处
期刊:Desalination [Elsevier BV]
卷期号:531: 115703-115703 被引量:26
标识
DOI:10.1016/j.desal.2022.115703
摘要

Capacitive deionization (CDI) technology is a high-efficiency, energy-saving, green and environmentally friendly new water treatment technology, which will have potential in the field of low-salinity seawater desalination. Current carbon-based electrode materials have limited desalination capacity and rate due to insufficient ion-accessible specific surface area and slow ion transmission rate. Here, we demonstrate layered porous carbon (CHPC) derived from Chitosan, colloidal SiO2 and polytetrafluoroethylene (PTFE) mixed carbonization for efficient CDI desalination. CHPC has abundant macropores that are connected with mesopores. This layered porous structure enables CHPC to have a faster ion migration rate. The salt removal capacity of CHPC reaches 26.5 ± 1.5 mg/g, and the average adsorption rate is 8.8 ± 0.5 mg/g/min, which are about 1.6 and 10 times than that of commercial activated carbon, respectively. In addition, CHPC has extremely strong anti-interference performance against organic macromolecules, which could maintain more than 95% adsorption capacity after 30 cycles. Our work helps to promote the practical application of hierarchical porous structures based on typical biomass in large-capacity and fast-rate CDI desalination technology.

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