Capacitieve ontzouting met ion-selectieve membranen

Schoon drinkwater is vandaag de dag nog steeds niet toegankelijk voor één op de zeven mensen. Vaak is er wel brak water in de nabijheid aanwezig dat ondrinkbaar is vanwege de verhoogde zoutcondentraties. Daarom is het belangrijk dat er ontzoutingstechnologieën worden ontwikkeld om van ondrinkbaar brak water op energie efficiënte wijze drinkwater te maken.

Technologie

Membrane Capacitive Deionization maakt gebruik van poreuze koolstofelektrodes, die elektrisch worden geladen. De positief geladen elektrode, de anode, adsorbeert de negatief geladen zoutionen (anionen) uit het water, terwijl de positief geladen elektrode, de cathode, de negatief geladen zoutionen (cationen) adsorbeert. Zo wordt het zout verwijderd uit het water. Nadat de elektrodes zijn verzadigd met ionen, kunnen deze worden geregenereerd door ze kort te sluiten, waarna het zout wordt gedesorbeerd. Vervolgens kan er weer water ontzout worden. Om de zoutverwijderingsefficiëntie van het proces te verhogen, worden er membranen gecoat op de elektrodes die selectief zijn voor bepaalde anionen dan wel cationen.

Uitdaging

We kijken naar membranen, deels commercieel beschikbare, die we kunnen coaten op de poreuze koolstofelektrodes, die het ene ion wel doorlaten, maar het andere tegenhouden. We bestuderen het effect van het toepassen van deze membranen in deze technologie op het ontzoutingsproces en op de energieconsumptie van het proces.

Oplossing

We doen onderzoek naar deze membranen die selectief het ene ion wel doorlaten, maar het andere ion tegen houden. De toepassing wordt daarmee breder dan alleen ontzouting. Op deze manier kunnen we bijvoorbeeld hard water ontharden, waarbij we selectief magnesium en calcium ionen verwijderen uit het water, terwijl andere ionen in het water blijven. Op langere termijn zouden we ook naar andere membranen en ionen kunnen kijken, zodat we bijv. arsenicum selectief uit het water kunnen verwijderen.