參與成員: 李曉岩教授

銨根離子(NH₄⁺)是污水中主要的污染物之一，同時也是有價值的資源物質。流動電極電容去離子技術(FCDI)是一個無化學添加的環境友好型氨氮回收技術。然而由於廢水中鈉離子的水合半徑和銨根離子相似，會與銨根離子競爭流動電極上的吸附位點，從而降低銨根離子去除效率。本研究通過靜電噴霧和高溫煅燒工藝製備出鈦酸鉀顆粒(K₂Ti₂O₅,KTO)，將其與活性炭粉末混合製成新型鈦酸鉀-活性炭流動電極，用於從含高鈉廢水中選擇性回收銨根離子。與採用純活性炭的FCDI工藝相比，在流動電極中摻入25 wt% 的KTO顆粒，含鈉廢水中銨根離子的選擇吸附性從2.3提高至31，銨根離子去除率從28.5%提高至64.8%，銨根離子解吸效率從35.6%增至80%，實現了對銨根離子的高效回收與電極再生。根據密度泛函理論計算結果，鈦酸鉀晶面(0 0 1)對銨根離子的吸附作用在熱力學上比鈉離子更穩定，因此對銨根離子具有選擇吸附性。

以上工作於2020年9月發表在期刊Environmental Science & Technology，第一作者為林琳 (Lin, L.)，通訊作者為香港大學的李曉岩教授。

參考:

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.