北京
在利用合成废水进行的测试中，EIP 系统去除了 90% 的背景盐分，同时将“几乎所有的铜”都捕获在了电极上。
一种新开发的电化学离子泵平台，能够同时实现工业废水脱盐和选择性捕获重金属。有趣的是，它既能净化工业卤水，甚至还能直接从有毒废物中收获纯净、可重复使用的金属。
这项由莱斯大学和范德堡大学开发的单步处理法，为反渗透或化学沉淀等现有方法提供了一种高效替代方案。
拨动工业废料的开关
电子制造商和金属加工企业通常面临一个双重环境难题：工业废水中充斥着高浓度盐分和有毒重金属。
处理起来既棘手又昂贵。
常规技术让工厂陷入成本高昂的两难境地。为去除盐分，工厂依赖反渗透，这会留下浓缩且无法利用的卤水。为去除金属，则需要引入烈性化学药剂，在此过程中产生大量危险污泥。
而这个单一的电化学平台，一举解决了这两个问题。
这项新的 EIP 技术，是利用特制电极将溶解的离子从废水穿梭输送至另一接收液流中。
以往，电吸附系统通常迫使操作员反复中断处理过程，在捕获和释放循环之间物理置换流体溶液。莱斯大学和范德堡大学的团队彻底解决了这一难题。
“传统电吸附系统，通常需要在吸附和再生步骤之间切换进料液和接收液。”莱斯大学土木与环境工程副教授林士弘说。
“我们的方法用电路中的快速变化取代了这种物理溶液切换，使离子能在系统中沿一个方向连续移动。”这位主要作者补充道。
可编程电极
研究人员在电极表面维持了格外稳定的电压，从而能够将电位作为精确的旋钮，来设定哪些离子被捕获或释放。
在高电压模式下，系统仅发挥脱盐功能。这使得盐和铜都能进入接收液，而不会沉积在电极上。
将电压降至刚好低于铜的反应阈值，电极就变成一块金属磁铁，选择性地将铜捕获在其表面，同时让背景盐分自由流过。
在使用合成废水进行的测试中，EIP 系统去除了 90% 的背景盐分，并捕获了“几乎所有的铜”。
面对含有铜、镍、钠的复杂得多的混合物，该系统也毫不逊色。团队使用五电极组合，调节电压将铜从溶液中拉出，同时让镍和钠通过。
仅仅四个小时内，该系统便清除了溶液中 85% 的盐分，并提取出超过 92% 的这两种金属。更棒的是，沉积在电极上的铜相对镍的纯度达到了 96%。
“我们的研究结果表明，EIP 可加以调节，来决定不同离子在处理过程中的去向。”林士弘说，“有些金属可以被捕获在电极上，而盐和其他离子则可以继续走常规脱盐路径。”
对于面临日益增大的缩减环境足迹并保障原材料供应链压力的各行业来说，可编程 EIP 提供了一条引人注目的路线图。
工厂不必再花费巨资运走有毒污泥，而是很快就能净化其清洗废水以供即时回用，并从处理设备上直接收获高纯度铜。
林士弘和他的团队表明，环境净化与资源回收可以携手并进，将工业卤水从一种有毒负担，重新定义为一座未开发的矿物宝库。有时候，需要的仅仅只是拨动正确的开关。
该研究于 7 月 30 日发表在《自然·水》期刊上。
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