近日，环境学院张杨教授团队（膜技术与环境资源化团队）在流动电极电容去离子(FCDI)技术去除重金属离子领域取得新进展。团队通过将流动电极电容去离子(FCDI)与载体促进离子交换膜(IEM)相结合，与传统处理方法相比，该方法在选择性和能效方面有显著提高。本文的综合研究表明，协同系统显著优化了低浓度废水中Cr(VI)的去除，在最佳操作参数下，选择性系数达到了20.6。此外，这种创新的装置在波动浓度的Cr(VI)和Cl-中表现出非凡的适应性，确保了高性能的去除能力。与传统电渗析(ED)系统相比，本文提出的方法在节约能源和运营效益方面的潜力。

相关研究成果以“Selective removal of chromium and chloride by flow electrode capacitive deionization (FCDI) with carrier-facilitated ion exchange membrane”为题发表在一区TOP期刊Chemical Engineering Journal(IF = 13.3)上。团队谭明教授为论文第一作者，刘飞副教授为通讯作者，青岛科技大学为第一作者和通讯作者单位。

配图1.单通道与双通道FCDI构型图

研究发现载体促进离子交换膜对Cr(VI)的选择性优于Cl^-，当Cr(VI)浓度为50 mg^L-1, Cl-浓度为700 mg·L^-1，电流密度为0.66 mA·cm^-2时，选择性系数为20.6。我们观察到渗透系数高达40.4µms-1，显著超过了通常与固定位点跳跃相关的渗透系数，表明我们的载体促进膜中连续通路机制的主要运作。电流密度的增加与这些离子的传输速率呈正相关，载体促进IEMs有助于在所有检测密度下完全去除Cr(VI)，并且选择性系数显著提高。较小的电流密度对FCDI与载体促进IEM系统相结合是有利的，因为它有较低的能量需求和较高的选择性系数。在不同浓度下，Cr(VI)的去除率保持较高且稳定，而Cl^-的去除率下降，表明存在有利于Cr(VI)去除的竞争相互作用。这种竞争导致了分离系数的提高和能量需求的变化，突出了系统对不同Cr(VI)浓度的适应性，以及Cl-浓度对分离动力学和过程能量效率的显著影响。该研究强调了单通道和双通道FCDI配置在水净化技术中显著节能和操作优势的潜力，挑战了传统的ED方法。

配图2部分研究数据

上述系列研究工作得到了国家重点研发计划和山东省高等学校青年创新团队项目等资助。