Rapid, Selective, and Chemical-Free Removal of Dissolved Silica from Water via Electrosorption: Feasibility and Mechanisms
Notice bibliographique
Résumé
The unavoidable and detrimental formation of silica scale in engineered processes necessitates the urgent development of effective, economic, and sustainable strategies for dissolved silica removal from water. Herein, we demonstrate a rapid, chemical-free, and selective silica removal method using electrosorption. Specifically, we confirm the feasibility of exploiting local pH dynamics at the electrodes in flow-through electrosorption, achieved through a counterintuitive cell configuration design, to induce ionization and concomitant electrosorption of dissolved silica. In addition, to improve the feasibility of silica electrosorption under high-salinity solutions, we developed a silica-selective anode by functionalizing porous activated carbon cloths with aluminum hydroxide nanoparticles (Al(OH) 3 –p–ACC). The modification markedly enhances silica sorption capacity (2.8 vs 1.1 mg silica g anode –1 ) and reduces the specific energy consumption (13.3 vs 19.8 kWh kg silica –1 ). Notably, the modified electrode retains remarkable silica sorption capacity even in the presence of high concentrations of co-occurring ions (up to 100 mM NaCl). The mechanisms underlying the superior silica removal stability and selectivity with the Al(OH) 3 –p–ACC electrode are also elucidated, revealing a synergistic interaction involving outer-sphere and inner-sphere complexation between dissolved silica and Al(OH) 3 nanoparticles on the electrodes. Moreover, we find that effective regeneration of the electrodes may be achieved by applying a reverse potential during discharge, although complete regeneration of the modified electrodes may necessitate alternative materials or process optimization. We recommend the adoption of feedwater-specific designs for the development of future silica-selective electrodes in electrosorption capable of meeting silica removal demands across a wide range of engineered systems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».