参与成员: 李晓岩教授

铵根离子(NH₄⁺)是污水中主要的污染物之一，同时也是有价值的资源物质。流动电极电容去离子技术(FCDI)是一个无化学添加的环境友好型氨氮回收技术。然而由于废水中钠离子的水合半径和铵根离子相似，会与铵根离子竞争流动电极上的吸附位点，从而降低铵根离子去除效率。本研究通过静电喷雾和高温煅烧工艺制备出钛酸钾颗粒(K₂Ti₂O₅,KTO)，将其与活性炭粉末混合制成新型钛酸钾-活性炭流动电极，用于从含高钠废水中选择性回收铵根离子。与采用纯活性炭的FCDI工艺相比，在流动电极中掺入25 wt% 的KTO颗粒，含钠废水中铵根离子的选择吸附性从2.3提高至31，铵根离子去除率从28.5%提高至64.8%，铵根离子解吸效率从35.6%增至80%，实现了对铵根离子的高效回收与电极再生。根据密度泛函理论计算结果，钛酸钾晶面(0 0 1)对铵根离子的吸附作用在热力学上比钠离子更稳定，因此对铵根离子具有选择吸附性。

以上工作于2020年9月发表在期刊Environmental Science & Technology，第一作者为林琳 (Lin, L.)，通讯作者为香港大学的李晓岩教授。

参考:

Lin, L., Hu, J.H., Liu, J.H., He, X., Li, B. and Li, X.Y. (2020). Selective ammonium removal from synthetic wastewater by flow-electrode capacitive deionization using a novel K₂Ti₂O₅-activated carbon mixture electrode. Environmental Science & Technology, 54(19), 12723-12731.