Continuous flow-electrode capacitive deionization

Rommerskirchen, Alexandra Klara Elisabeth; Wessling, Matthias (Thesis advisor); Franzreb, Matthias (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2020, 2021)
Buch, Doktorarbeit

In: Aachener Verfahrenstechnik series - AVT.CVT - chemical process engineering 12 (2021)
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (198 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Kurzfassung

Die fließ-kapazitive Deionisierung (FCDI) ist eine recht junge Technologie, welche vielversprechend für die Entsalzung von und Salzrückgewinnung aus hochkonzentrierten, wässrigen Salzlösungen ist. FCDI ist verwandt mit Elektrodialyse- und kapazitiven Deionisierungsprozessen. Sie profitiert von vorhandener Literatur und laufender Forschung bezüglich dieser Technologien. Die Kombination von Ionenaustauschermembranen mit kapazitiven, fließfähigen Elektroden, auch Slurry-Elektroden genannt, führt jedoch zu komplexen Interaktionen. Vor allem die physikalisch-chemischen Vorgänge in solchen fließfähigen Elektroden sind noch nicht abschliessend verstanden. Diese Arbeit diskutiert den aktuellen Stand der Technik von FCDI und verwandten Technologien. Basierend darauf werden experimentelle und theoretische Studien präsentiert, welche das Verständnis der Technologie voranbringen. Hauptthemen dieser Arbeit spannen von der Untersuchung (1) fundamentaler Mechanismen, z.B. dem Ladungstransfer in fließfähigen Elektroden, über (2) Modul- und Prozessdesign, bis hin zu der Beschreibung eines (3) neu entwickelten, verbesserten Prozessmodells für kontinuierliche FCDI Prozesse, welches die gezielte Weiterentwicklung von FCDI Technologien auf allen Größenskalen fördern kann, vom Membranmaterial zum Systemdesign. Der generelle Fokus dieser Arbeit liegt auf der Anwendung von FCDI zur Behandlung konzentrierter Salzlösungen.

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