太陽能海水淡化設備2 0 15 年 亞 太 脫 鹽 手藝 國 際 論 壇 ? 8 8 ? 2 0 15 A s i a- P ac i fi c I n t e r n a t i o n a l D e s a l i n a t i o n T e c h n o l o gy F o r u m M i c r o b i a l E l e c t r o c h e m i c a l D e i o n i z a t i o n: a P r o m i s i ng T e c h n o l o g y f o r S e a w a t e r D e s a l i n a t i o n P E N G X i n h o n g , C H U X i z h a n g , W A N G S h e n g h u i, S H A N K e, H U A N G P e n g f ei, S O N G D a h v a n g ( I n s i t i t u t e o f s e a w a t e r d e s a l i n a t i o n a n d m u l t i p u r p o s e u t i l i z a t i o n , T i a nj i n 3 0 0 1 9 2 , C h i n a ) A b s t r a c t : S e a w a t e r d e s a l i n a t i o n p r o v i d e s a n a tt r a c t i v e s o l u t i o ...
2 0 15 年 亞 太 脫 鹽 手藝 國 際 論 壇 ? 8 8 ? 2 0 15 A s i a- P ac i fi c I n t e r n a t i o n a l D e s a l i n a t i o n T e c h n o l o gy F o r u m M i c r o b i a l E l e c t r o c h e m i c a l D e i o n i z a t i o n: a P r o m i s i ng T e c h n o l o g y f o r S e a w a t e r D e s a l i n a t i o n P E N G X i n h o n g , C H U X i z h a n g , W A N G S h e n g h u i, S H A N K e, H U A N G P e n g f ei, S O N G D a h v a n g ( I n s i t i t u t e o f s e a w a t e r d e s a l i n a t i o n a n d m u l t i p u r p o s e u t i l i z a t i o n , T i a nj i n 3 0 0 1 9 2 ,後壁湖蘭嶼船票-富岡蘭嶼船票 C h i n a ) A b s t r a c t : S e a w a t e r d e s a l i n a t i o n p r o v i d e s a n a tt r a c t i v e s o l u t i o n t o r e s o l v e t h e f r e s h w a t e r s h o r t a g ef o r o n e t h i r d p o p ul a t i o n i n t h e w o r d . H o w e v e r, t h e e x i s t i n g t r a d i t i o n a l p r oc e s s e s e i t h e r m e m b r a n e d i s t i l l a t i o n o r t h e r m a l m e t h o d i s e n e r g y i n t e n s i v e w i t h h i g h c o s t . T h e r e f o r e, t h e r e i s a n u r g e n t n e e d f o r d e s a li n a t i o n t e c h n i q u e w i t h s u s t a i n a b l e a n d e n e r g ys a v i n g d e v e l o p m e n t . H e r e i n, m i cr o b i a l e l e c t r o c h e m i c a l d e i o n i z a t i o n p r o c e s s, a s a n o v e l t y b a s e d o n t h e m i cr o b i a l d e s a l i n a t i o n c e l l ( M D C ) , h a s b e e n c o m p r e h e n s i v e l y r e v i e w e d i n t e g r a t i n g w a s t e w a t e r t r e a t m e n t a n d b i o e l e c t r i c i t y g e n e r a ti o n. M e a n w h i l e? t h e w o r k i n g p ri n c i p l e o f M D C, d e s a l i n a t i o n p e r f o r m a n c e a n d e v a l u a t i o n p a r a m e t e r s a r e a l s o a dd r e s s e d . A n d w e al s o gi v e i n s i g h t i n t o t h e p r o s p e ct i v ea n d c h al l e n g e. K e y w o r d s: m i cr o b i a l e l e c t r o c h e m i c a l d e i o n i z a t i o n; m i cr o b i a l d e s a l i n a t i o n c e l l; s e a w a t e r d es a li n a t i o n 1 I n t r o d u c t i o n r e d u c e d . M i cr o b i a l e l e c t r o c h e m i c a l t e c h n o l o g y h a s b ee n a n W i t h t h e i n c r e a s e o f p o p ul a t i o n a n d d e v el o p m e n t o f e m e r g i n g s c i e n c e f o r e n e r gy o u t p u t a cc o m p a n y i n g e c o n o m i c s , f r e s h w a t e r s h o r t a g e i s b e c o m i n g m o r e w i t h w a s t e w a t e r t r e a t m e n t , w h e r e t h e o r g a n i c a n d m o r e s e r i o u s . I t i s r e p o r t e d t h a t u p t o n o w , s u b s t r a t e i s o x i z e d i n t o C 02, a n d t h e e l e c t r o n a n d t h e r e a r e o n e t h i r d o f t h e w o r ds p o p ul a t i o n i n p r ot o n a r e p r o d u c e d, a n d t h e n r e a c t e d w i t h t h e w a t e r s t r e s s e d r e g i o n s, a n d t h e n u m b e r i s e x p e c t e d e l e c t r o n a cc e p t o r s i n t h e c a t h o d e c h a m b e r t h r o u g h t o d o u b l e b y 2 0 2 5 a cc o r d i n g t o t h e w o r l d w a t e r i o n e x c h a n g e m e m b r a n e s ( I E M s ) , t h u s t h e c u rr e n t d e v e l o p m e n t r e p o r t b y U n i t e d N a t i o n s^1 ]. a p p e a r s . S e a w a t e r d e s a l i n a t i o n , o n e o f d e r i v a t i o n S e a w a t e r d e s a l i n a t i o n, e i t h e r m e m b r a n e d i s t i l l a t i o n f u n c t i o n s o f m i cr o b i a l e l e c t r o c h e m i c a l t e c h n o l o g y , o r t h e r m a l m e t h o d , p r o vi d e s a f e a s i b l e o p t i o n t o h e r e i s n a m e d a s m i c r o b i a l e l e c t r o c h e m i c a l a l l e v i a t e f r e s h w a t e r cr i s i s . N o w, t h e m i n i m u m d e i o n i z a t i o n, w h i c h i s o n e n o v e l m e t h o d t h a t c a n e n e r g y r e q u i r e m e n t i s 1. 8 ?2. 2 k W h / m3 f o r r e d u c e o r e l i m i n a t e t h e e n e r g y d e m a n d f o r s e a w a t e r d e s a l i n a t i o n w i t h r e v e r s e o s m o s i s ( R O ) f r e s h w a t e r p ro d u c t i o n. M i c r o b i a l d e s a l i n a t i o n c e l l p r o c e s s. T h o u g h i t i s v e r y c l o s e t o t h e t h e o r e t i c a l ( M D C ) i s t h e f i r s t a rc h i t e c t u r e f o r m i cr o b i a l d e m a n d f o r e l e c t r i c i t y, w h e n i t r e f e r s t o o t h e r e l e c t r o c h e m i c a l d e i o n i z a t i o n , a n d p u t f o r w a r d e n e r g y r e q u i r e m e n t s u c h a s p u m pi n g f ee d w a t e r f i r s t l y b y C a o e t a l f r o m T si n g h u a U n i v e r s i t y[ 2 ]. a n d w a t e r p r et r e a t m e n t a n d s o o n , t h e t o t a l e n e r g y T h e t y p i c a l c h a r a c t e r i s t i c o f M D C i s t h a t t h e c o n s u m p t i o n w i l l a rr i v e u p t o 3 ?4 k W h / m3 ( c a . p o t e n ti a l g r a di e n t b e t w e e n a n o d e a n d c a t h o d e 3. 7 k W h / m3),w h i c h i s n o t t h o u g h t t o b e f u r t h e r d r i v e s t h e i o n t r a n s p o r t t h r o u g h I E M st o d e s a li n a t e P E N G X i n h o n g , ^ ^ a Z : M i cr o b i a l E l e c t r o c h e m i c a l D e i o n i z a t i o n : a P r o m i s i n g T e c h n o l o gy f o r S e a w a t e r D e s a l i n a t i o n ? 8 9 ? t h e s e a w a t e r ( F i g u re 1 ). H o w e v e r, t h e o p e r a t i o n f* m o d e s a n d r e a c t o r d e s i g n s w i l l gi v e b i r t h t o J 辦 i m p o r t a n t i m p a c t o n t h e d e s a l i n a t i o n e f f i c i e n c y. E F b C s V L M s T h e f o l l o w i n g gi v e s a n ov e r v i e w o f t h e T h e i n t e g r a t i o n o f c u rr e n t ( / ) o v e r t i m e i t ) m e a n s c o n f i g u r a t i o n , e v a l u a t i o n p a r a m e t e r s a n d t h e e l e c t r o n s h a r v e s t e d i n t h e c i rc u i t , a n d t h e d e v e l o p m e n t p r o s p e c ti v e f o r d e s a l i n a t i o n. c a l c u l a t i o n o f F b C s V L / Ms d e s cr i b e s t h e t h e o r e t i c a l a m o u n t o f c o u l o m b s f r o m t h e o r g a n i c s u b s t r a t e o x i d a t i o n, w h e r e F i s F a r a d a y^s c o n s t a n t ( 9 6 4 8 5 ■ W : C / m o l ) , b i s t h e n u m b e r o f e l e c t r o n s e x c h a n g e d e ■ ■ C : = p e r m o l e o f o x yg e n ( = 4 ) , C s ( m g / L ) i s t h e C O D c o n ce n t r a t i o n o f s u b s t r a t e , Ms i s t h e m o l e c u l a r 、 蟲'( N a ^- - I B w e i g h t o f o x y g e n ( = 3 2 g / m ol), a n d V L i s t h e ^9 w a s t e w a t e r v o l u m e . ■ ■ 3 M i c r o b i a l e l ec t r o c h e m i c a l d e i o n i z a t i o n o r g a n i c s 零■?力■ c o n f i g u r a t i o n s U 3 . 1 M D C c o u p l i n ge l ec t r o d i a l y s i s E l e c t r o d i a l y s i s c a n m a k e i o n t r a n s p o r t t h r o u g h t h e A E M; a n i o n e x c h a n g e m e m b r a n e, I E M s b y t h e p ot e n t i a l d i f f e re n c e a s d r i v i n g f o rc e . CE M; c a t i o n e x c h a n g e m e m b r a n e, t h e s a m e b e l o w S a l i n i t y r e m o v a l i n t r a d i t i o n a l t h r e e- ch a m b e r M D C F i g. 1 S c h e m a t i c d i a g r a m o f M D C c a n b e a b o v e 9 0 % f r o m 3 0?3 5 g / L N a C l s o l u t i o n, 2 E v a l u a t i o n p r o c e du re w h i c h u s u a l l y h a s a n e e d o f a l a r g e v o l u m e o f n o n- s a l t y w a t e r[ 2 ]. C o u p l i n g w i t h e l e c t r od i a l y s i s , t h e 2. 1 D e s a l i n a t i o n e ff i c i e n c y i n s e r t i o n o f m u l t i p l e p ai r s o f I E M s b e t w ee n t h e T h i s d e s cr i b e s t h e s a l i n i t y r e m o v a l o f s e a w a t e r , i j j i u . ? J a n o d e a n d c a t h od e c h a m b e r m M D C c a n i m p r o v e w h i c h i s c a l c u l a t e d b a s e d o n t h e s a l t c o n c e n t r a t i o n 」 ? + r r r ? i i r 、 t h e i o n t r a n s i e r e i n c i e n c y a n d m a k e m o r e s a l i n i t y b y c o n d u c t i v i t y m e a s u r e m e n t a c c o r d i n g t o t h e r e m o v a l . S 〇 d o e s s t a c k e d M D C ( S M D C )?( F i g u r e e q u a t i o n a s f o l l o w: 。 、 i . i i . r ? , Z a ) ,' w hi c h p r o m o t e t h e s e p a r a t i o n o 士 i o n p ai r s b y C 〇Ct r =- 1 t h e a l t e r n a t i v e s o f d i l u t e d c e l l a n d c o n c e n t r a t i o n W h e r e T i s t h e d e s a l i n a t i o n e ff i c i e n c y , C ( J a n d Ct c e l l t h r o u g h t h e c i r c u i t . U n d e r a n e x t e r n a l ( m g / L ) r e p r e s e n t t h e c o n c e n t r a t i o n s o f N a C l i n r e s i s t a n c e o f 1 0 n u s i n g a t w o- de s a l i n a t i o n- i n f l u e n t a n d e f f l u e n t c h a m b e r e d s t a c k e d M D C ? t h e m a x i m u m t o t a l 2 2 M a x i m u m p o w e r d e n s i t y d e s a l i n a t i o n r a t e c a n a c h i e v e 0 . 02 5 g / h, w h i c h w a s I t i s o b t a i n e d b y p ol a r i z a t i o n t e s t o f t h e m i c r o b i a l 1. 4 f o l d s h i g h e r t h a n t h a t o f n o r m a l M D C . e l e c t r o c h e m i c a l c e l l . H e r e ? t h e e x t e r n a l r e s i s t a n c e s R e v e r s e e l e c t r o d i al y s i s ( R E D ) c a n i n cr e a s e t h e a r e v a r i e d g r a d u al l y w i t h a t i m e i n t e r v a l o f 3 0 m i n c u rr e n t o u t p u t i n M D C b a s e d o n t h e s a l i n i t y u n d e r s t e a d y c o n d i t i o n . T h e p o w e r i s a dd r e s s e d g r a d i e n t b e t w ee n s e a w a t e r a n d r i v e r w a t e r[ 4 ], a n d f r o m a v o l t a g e a n d c u rr e n t a c r o s s t h e e x t e r n a l l o a d v i c e,t h e n u m b e r o f R E D m e m b r a n e c a n a l s o b e a s I E a cc o r d i n g t o t h e O h m i c's L a w . d e c r e a s e d b y t h e p o w e r g e n e r a ti o n f r o m M D C . 2 . 3 C o u l o m b i c e ff i c i e n c y K i m e t a l^ d e v e l o p e d a n e w a p p r o a c h o f M i c r o b i a l I t i s e x p r e s s e d b y t h e e l e c t r o n r e c o v e r y t h r o u g h t h e r e v e r s e- el e c t r o d i a l y s i s c e l l ( M R C ) b a s e d o n s t a c k e l e c t r i c a l c i r c u i t a s e q u a t e d i n: M D C c o u p l e d w i t h 5 p ai r s o f R E D c e l l ( F i g u r e P E N G X i n h o n g , e ? a Z : M i c r o b i a l E l ec t r o c h e m i c a l D e i o n i z a t i o n: ? 9 0 ? a P r o m i s i n g T e c h n o l o gy f o r S e a w a t e r D e s a l i n a t i o n 2 b ), w h i c h a v o i d e d h i g h e n e r g y l o ss o f R E D b y t h e i m p o s e d t o t h e c o n c e n t r a t i o n c h a m b e r b y t h e r e d o x r e a c t i o n s o n t h e a n o d e a n d c a t h o d e . T h e p e r m e a ti o n o f I E M s ? t h u s t h e i n cr e a s e o f m e m b r a n e o u t p u t v o l t a g e w a s 1. 2?1. 3 V ,a n d r e m o v a l r a t e n u m b e r i n h i b i t s t h e c u r r e n t e f f i c i e n c y . D a v i d e t a l . o f C O D w a s 9 8 % w i t h 6 4 % o f C E . W h e n t h e a ss e m b l e d a m i cr o b i a l r e v e r s e d e s a l i n a t i o n c e l l w i t h v e l o c i t y o f s e a w a t e r a n d r i v e r w a t e r w a s c o n t r o l l e d f o u r a n o d e s a n d t h r ee RE D s t a c k s ( M u l t i- a n o d e M R C , t o 0. 8 5 ?1. 5 5 m L / m i n ,t h e m a x i m u m p o w e r M M RC ) ( F i g u r e 2 c ), w h e r e t h e c a t h o l y t e e f f l u e n t d e n s i t y c o u l d a r r i v e a t 3 . 6 ?4 . 3 W / m2,i n w h i c h w i t h o u t s a li n i t y w a s c y c l e d i n t o t h e a n o l y t e t o m i t i g a t e 9 4 % w a s f r o m t h e s a l i n i t y g r a di e n t o f R E D . i t s a c i d i f i c a t i o n . T h u s , t h e a n o l y t e c o n d u c t i v i t y w a s H o w e v e r, t h i s d o e s n o t m e a n t h a t t h e m o r e t h e i n cr e a s e d f r o m 7. 6 t o 1 4 m S / c m, a n d t h e p e r m e a bil i t y n u m b e r o f d e s a l i n a t i o n c e l l s a n d c o n c e n t r a t i o n d e cr e a s e d f r o m 1 1 % t o 2. 6 % . A n d ? t h e s a li n i t y c e l l s , t h e h i g h e r t h e d e s a l i n a t i o n r a t e . B e c a u s e t h e r e m o v a l w a s 2 6 % d z O . 5 % f o r 3 5 g / L N a C l i n i t i a l d i l u t e d w a t e r i n t h e d e s a li n a t i o n c h a m b e r w o u l d b e s o l u t i o n a f t e r a 1 0 h c y c l e . : e- W | e-  ̄  ̄■ i l l i i l i l j I H k'l l I ? ̄ d e s a l t i no . i i i ;e ^ :e I ■ | _ ! T f i f l l I I阿 麗 i I ^ I H I B I I M I I I ? i H S 兵 _ 5 C E M . 6 A E M S ? i i | i  ̄A E M C ^ l A E M C E M ; 4 A E \ l s 3 C E M s ⑻ S M D C ( b ) M R C ( c ) M M R C F i g . 2 S c h e m a t i c d i a g r a m o f M D C c o u p l i n g e l e c t r o d i a l y s i s 3 . 2 M D C c ou p l e d m i cr o b i a l e l e c t r o l y s i s c e l l m i cr o b i a l a c t i v i t y f o r p H f l u c t u a t i o n a n d h i g h W i t h t h e c o n c e n t r a t i o n o f s e a w a t e r d e c r e a s i n g , t h e s a l i n i t y i n a n o d e c h a m b e r. L u o e t a l, m a d e a c o n d u c t i v i t y i n M D C d e s a l i n a t i o n c h a m b e r i s l o w e r c i r c u l a t i o n f o r a n o l y t e i n M E D C . T h e c u rr e n t a cc o m p a n y i n g w i t h t h e i n t e r n a l r e s i s t a n c e d e n s i t yw a s i n c r e a s e d f r o m 8 7 . 2 A / m3 u p t o 1 4 0 A / i n c r e a s i n g f r o m 2 5 t o 9 7 0r a. I n o r d e r t o i m p r o v e m3, a n d t h e d e s a l i n a t i o n r a t e w a s 9 8. 8 % f o r 1 0 t h e d e s a l i n a t i o n e ff i c i e n c y a n d e l i m i n a t e t h e k g / m3 N a C l s o l u t i o n ,藝(英文)2020年5月19日 w h i c h w a s 8 0 % h i g h e r t h a n i n h i b i t i o n o f t h e r e d o x p o t e n ti a l s , M e h a nn a e t t h e u n- ci r c u l a t e d M E D C . I n o r d e r t o f u r t h e r a l . d e s i g n e d a n e w t yp e o f m i cr o b i a l e l e c t r o l y s i s r e s o l v e a n o d i c s o l u t i o n a c i d i f i c a t i o n , C h e n e t a l . a n d d e s a l i n a t i o n c e l l ( M E D C ) w i t h t h e a dd i t i o n o f c h a n g e d t h e c a t i o n e x c h a n g e m e m b r a n e i n t o b i p o l a r p o w e r e n e r g y t o t h e n o r m a l t h r ee- c h a m b e r M D C , m e m b r a n e, a n d d e v e l o p e d a n o v e l M E D C n a m e d a s w h i c h p o ss e s s e dc o m p l e x f u n c t i o n s o f w a s t e w a t e r m i cr o b i a l e l e c t r o l y s i s d e s a l i n a t i o n a n d c h e m i c a l t r e a t m e n t, d e s a l i n a t i o n, b i o e l e c t r i c i t y a n d p r o d u c t i o n c e l l ( M E D CC ) ( F i g u r e 3) , w h i c h h y d r o g e n g e n e r a ti o n . T h e d e s a l i n a t i o n e f f i c i e n c y p r o d u c e d t h e s y n c h r o n i z a t i o n o f d e s a l i n a t i o n a n d w a s ( 6 8 3) % w i t h (23 1 5 9) % o f e n e r gy a c i d &* a l k a l i r e g e n e r a t i o n . T h e CE c o u l d r e a c h e ff i c i e n c y ? a n d t h e m a x i m u m h y d r o g e n g e n e r a ti o n 62 %?9 7 % w i t h 4 6 %?8 6 % o f d e s a l i n a t i o n r a t e r a t e w a s 0. 1 6 0. 05 m 3 H 2 / m 3 a t a n a p p li e d f o r 1 0 k g / m3 N a C l s o l u t i o n i n a 1 8 h c y c l e u n d e r v o l t a g e o f 0 . 5 5 V f o r 5 k g / m3 N a C l s o l u t i o n . t h e v o l t a g e o f 0? 3?1. 0 V . H o w e v e r , t h e r e w o u l d b e a n o b v i o u s i m p a c t o n t h e P E N G X i n h o n g, ^ ^ a / : M i c r o b i a l E l e c t r o c h e m i c a l D e i o n i z a t i o n: a P r o m i s i n g T e c h n o l o g y f o r S e a w a t e r D e s a l i n a t i o n ? 9 1 ? 3. 4 M D C c ou p l e d w i t h c a p a c i t a n c e d e i o n i z a t i o n 1 ^ /. . . P o w e r _ , C a p a c i t a n c e d e i o n i z a t i o n h a s b ee n e m e r g i n g o v e r i e" t h e y e a rs a s a r o bu s t, e n e r g y-i n t e n s i v e a n d c o s t- : 1 e f f i c i e n t d e s a l i n a t i o n t e c h n o l o gy f o r s a li n i t y ■ ^ ^ ■ r e m o v a l w i t h a l o w o r m o d e r a t e s a l t c o n t e n t . W i t h P H & 2 M t h e o p e r a t i o n o f n o r m a l t h r e e-c h a m b e r M D C ? t h e I p M s I* P H s a l t c o n c e n t r a t i o n i n d e s a l i n a t i o n c h a m b e r i s l o w e r E j S ; =* x F J g | ? "2 I J t h a n t h a t o f t h e e l e c t r o l y t e s f r o m e l e c t r o d e ■ s m j M c h a m b e r s. T h u s, i t i s h a r d t o a c h i e v e f u r t h e r _ ^+ I' d e s a l i n a t i o n . T h a t i s t o s a y , t h e e x i s t i n g M D C i s I o n l ys u i t a b l e f o r w a t e r d e s a l i n a t i o n w i t h h i g h s a l t B i p o l a r A E M C E M _ , , 「 1 2 l , 1 , m e m b r a n e c o n c e n t r a t i o n . o rr e s t a i e t a /L 」. d e v e l o p e d a m i cr o b i a l c a p a c i t i v e d e s a l i n a t i o n c e l l ( M C D C ) w i t h F i g . 3 S c h e m a t i c d i a g r a m o f M E D C C . ? t h e i n t r o d u c t i o n o f C D I i n t o t h e n o r m a l M D C 3 . 3 M D C c ou p l e d w i t h e l ec t r od e i o n i z a t i o n . . , ^ . ( F i g u r e 5 a ) . T h e d e s a l t i n g r a t e w a s 7 ?2 5 f o l d s H i g h i n t e r n a l r e s i s t a n c e i s o n e o f m a i n o b s t a c l e s . . , h ig h e rt h a n t h a t o f t r a d i t i o n a l C D I p r o c e s s. I t i s f o r s a l i n i t y r e m o v a l w i t h l o w- c o n c e nt r a ti o n . ^ _ _ _ _ _ k n o w n t h a t a c t i v a t e d c a r b o n c l o t h h a s a s o l u t i o n i n n o r m a l M D C . E l e c t r o d e i o n i z a t i o n i s a n . . . . . . c h a r a c t e r i s t i c s w i t h h i g h s p e c i f i c s u r f a c e a r e a a n d i n t e g r a t e d t e c h n o l o gy o f e l e c t r o d i a l y s i s a n d i o n . . . . i m p r o v e d c a p a c i t a n c e , w h e r e a f t e r , a c a p a c i t i v e e x c h a n g e r e s i n ( I RE ) f o r s e a w a t e r d e s a l i n a t i o n . . . m i cr o b i a l d e s a l i n a t i o n c e l l ( c M D C ) w a s H e r e , I R E c a n r e d u c e t h e i n t e r n a l r e s i s t a n c e o f s a l t r n 1 p r o p o s e d1 J ( r i g u r e 5 b ). I t w a s p r o n o u n c e d t h a t w a t e r w i t h t h e e n h a n c e m e n t o f i o n e x c h a n g e . . t h e i o n t r a n s p o r t w a s r e s t r a i n e d i n t o a n o l y t e s ? a n d c a p a c i t y . M e a n w h i l e ? e l e c t r o d i a l y s i s c a n m a k e t h e . . . . t h e e l e c t r o a c t i v e m i c r o b i a l w a s p r e s e nt e d 士 r o m I RE re p r o d u c e d i n s i t u t o d e cr e a s e t h e ' s a l i n i t y g r a d i e n t . 1 h e d e s a l i n a t i o n r a t e c a n a c h i e v e e n v i r o n m e n t a l p ol l u t i o n. Z h a n g e t a l . ^10 1 p a c k e d . n / . . , . . r , 〇 y . 4 / 0 , a n d t h e a d s o r p t i o n c a p a c i t a n c e o 士 t o t a l I R E i n t o t h e d e s a l i n a t i o n c h a m b er f o r M D C a t l o w . . . . . , d i ss o l v e d s o l i d s ( I D b ; t o 1 g a c t i v a t e d c a r b o n s a l i n i t y s o l u t i o n ( 〈0? 7 k g / m3) ( F i g u r e 4) . I t , , , , n o r i 0 c l o t h e l e c t r od e w a s b l^8 Z. zm g. w a s e n c o u r i n g t h a t n o t o n l y t h e d e s a l i n a t i o n e f f i c i e n cy b u t a l s o p o w e r g e n e r a t i o n w a s e n h a n c e d 八 々) A - ■ ■ ■氣 r e m a r k a b l y . T h e k i n e t i c c o n s t a n t w a s i n c r e a s e d b y I J 2. 5 ( 3 . 9 ) f o l d s t o 0 . 1 5 2 / h ( 0 . 3 6 3 / h) f o r N a C l j n s o l u t i o n w i t h 0. 7 ( 0 . 1 ) k g / m3, a n d a cc o r d i n g l y , t h e c o n ce n t r a t i o n o f p r o d u c e d w a t e r w a s d e c r e a s e d ^ b y 6 . 6 ( 2 . 6 ) t i m e s t o 7. 3 X 1 0-3( 1 0. 6 X 1 0-3) k g / ■ ? ?? _ m3. W h a ts m o r e , t h e g e n e r a t e d p o w e r w a s 2. 5 @| t i m e s t h a n t h a t o f M D C w i t h o u t p a c k e d I R E . I t mjM 〇 ? w a s t h e s a m e w i t h t h e r e p o r to f M o r e l e t a l ^ 1 1-1t h a t 零 ■ ■ I R E s w e r e p a c k e d i n t o b i o- c a t h o d e M D C d e s a l i n a t i o n c h a m b e r f o r N a C l s o l u t i o n w i t h t h e ? c o n c e n t r a t i o n o f 2 ?1 0 k g / m 3 . C o m p a r i n g t o t h e A E M C E M c o n t r o l w i t h o u t I R E , t h e d e s a l t i n g r a t e w a s e n h a n c e d 1. 5 ?8. 0 f o l d s w i t h t h e i n t e r n a l F i g. 4 S c h e m a t i c d i a g r a m o f M D C c o u p l i n g ■! ? ! , n ^ e l e c t r od e i o n i z a t i o n ( c i r c l e: i o n- e x c h a ng e re s i n ) r e s i s t a n c e d e c r e a s i n g b y 5 5 / 〇 t o o . 0^4. 7 i i . 1 P E NG X i n h o n g ,: M i c r o b i a l E l ec t r o c h e m i c a l D e i o n i z a t i o n; ? 9 2 ? a P r o m i s i n g T e c h n o l o gy f o r S e a w a t e r D e s a l i n a t i o n 兔 e i i : i e* e ̄i V : e* ; V : 圓 酬 i n ^ i i r 1 1 ■丨■了 A E M / A C C / Ni C u C E M / A C C / N i C u A CC / N K u / A K M A C C / Ni C u / C E M p £ M ( a ) M C D C ( b ) c M D C ( c ) M F C- C DI A CC: a c i t v a t e d c a r b o n c l o t h , N i C u: c u r re n t c o ll e c t o r, P E M: p r ot o n e x c h a n c e m e m b r a n e F i g . 5 S c h e m a t i c d i a g r a m f o r s e a w a t e r d e s a l i n a t i o n o f M D C c o u p l i n g c a p a c i t i v e d e i o n i z a t i o n D i ff e r e n t f r o m t h e c o n v e n t i o n a l d e s a l i n a t i o n s o l u t i o n w e r e 3 4 6, 2 7 7, 3 0 7 p g. I t w a s e x p l i c i t e d t e c h n i q u e s s u c h a s r e v e r s e o s m o s i s ( R 〇 ), t h e r m a l t h a t t h e d e i o n i z a t i o n p e r f o r m a n c e f o l l o w e d t h e d i s t i l l a t i o n , e l e c t r o d i a l y s i s a n d s o o n , C D I p r o c e ss o r d e r o f p a r al l e l M F C s > o n e M F C > t a n d e m c a n b e r u n u n d e r l o w e r e n e r g y w i t h o u t w a t e r M F C s . M a y b e ? i t w a s d u e t o t h e h i g h e r i n t e r n a l s p l i t t i n g . T h e r e f o r e ? t h e m i cr o b i a l f u e l c e l l r e s i s t a n c e f o r s e r i e s c o nn e c t i o n . ( M F C ) w i t h C D I p r o c e ss w a s c a s c a d e d i n t a n d e m 3. 5 M D C c o u p l e d w i t h f o r w a r d o s m o s i s u n d e r c o n t i n u o u s m o d e w i t h t h e v e l o c i t y o f 8 . 6 F o r w a r d o s m o s i s c a n r e a l i z e m e m b r a n e s e p r a t i o n m L / m i n b y Y u a n e t a l . ( F i g u r e 5 c ) . T h e r e s u l t w i t h o u t a d d i t i o n a l p r e s s u r e? w h i c h h a s t h e s h o w e d t h a t t h e d e s a li n a t i o n r a t e w a s 3 6 . 5 g /( m3 c h a r a c t e r i s t i c s o f l o w e n e r g y c o n s u m p t i o n a n d ? h ) f o r N a C l s o l u t i o n o f 6 0 X 1 03 k g / m3. e n v i r o n m e n t a l f r i e n d l i n e ss . Z h a n g e t a l m B e s i d e s , t h e c u rr e n t o u t p u t i n t h e d i s c h a r g e m o d e d e v e l o p e d a n e w t yp e o f d e i o n i z a t i o n a p p a r a t u s (2. 6 m A ) w a s 4 0. 5 % h i g h e r t h a n t h a t o f t h e s h o r t n a m e d o s m o t i c m i c r o b i a l d e s a l i n a t i o n c e l l m o d e ( 1 . 8 5 m A ) w i t h a 4 7. 8 % h i g h e r d e s o r p t i o n ( O s M D C ) ( F i g u r e 6 a) , w h i c h h a d h i g h e r r a t e ( 2 0 0 . 6 士 3. 1 g / ( m3 ? h ) ) t h a n t h a t i n t h e d e s a l i n a t i o n e ff i c i e n c y t h a n f o r w a r d o s m o s i s,b u t s h o r t m o d e (1 3 5. 7 士 1 5. 3 g / ( m3 ? h ) ). l o w e r t h a n t h e n o r m a l M D C . W e r n e r e 廣 a Z . [ 1 8 ] H o w e v e r , l o w p o w e r o u t p u t (々 7 5 W / m3) p r o p o s e d a d u a l- c h a m b e r O s M D C w i t h e l e c t r o l y t e f r o m a s i n g l e M F C c o n s t r a i n s i t s p r a c ti c a l c i r c u l a t i o n ( F i g u r e 6 b ) . T h e r e s u l t s h o w e d t h a t a pp l i c a t i o n w i t h C D I p r o c e ss i n d e s a l i n a t i o n . t h e C O D r e m o v a l r a t e w a s 9 0 % w i t h 3 5 % o f A e l t e r m a n e t a l . f o u n d t h a t t h e m a x i m u m p o w e r d e s a l t i n g r a t e , a n d t h e p o w e r d e n s i t y w a s 4 3 W / d e n s i t y w a s 2 2 8 (2 4 8) W / m3 f o r s i x M F C s i n m3, w h i c h w a s 8 % ( 8 7 % ) h i g h e r t h a n t h a t o f s e r i e s (i n p a r al l e l ) w i t h t h e v o l t a g e o f 2. 0 2 ( 0 . 35 ) A E M- M F C ( CE M- M F C) . V a n d t h e c u r r e n t o f 41. 0 (2 5 5) m A )[1 5 ]. T a k i n g # , x x 4 P r o s p ec t i v e a d v a n t a g e o t l o w e n e r g y r e q u i r e m e n t t o r C D I p r o c e s s, F e n g e t a l , d r o v e d t h e C D I a pp a r a t u s D e i o n i z a t i o n i s o n e o f d e r i v a t i o n f u n c t i o n s f o r u s i n g t w o s e r i e s ( p a r a l l e l ) M F C s o r a s i n g l e o n e ? m i cr o b i a l e l e c t r o c h e m i c a l t e c h n o l o g i e s . C o m p a r i n g r e s p e c t i v e l y . T h e v o l t a g e s o u t p u t w e r e 0. 6 3 , w i t h t h e t r a d i t i o n a l d e s a l i n a t i o n t e c h n i q u e s , i t h a s 0. 52,0. 5 5 V w i t h 6 0 % , 5 0 % ,微生物電化學脫鹽:海水淡化新手 5 5 % o f t h e t h e f o l l o w i n g a dv a n t a g e s: f i r s t l y , t h e e n e r gy d e s a l t i n g e ff i c i e n c y。