新型電化學離子泵平台能在四小時內去除工業廢水中 85%鹽分和 92%重金屬

一個新開發的電化學離子泵送（EIP）平台能夠同時對工業廢水進行脱鹽及選擇性捕獲重金屬。值得注意的是，它不僅能清潔工業鹽水，還能直接從有毒廢物中收回純淨可重用的金屬。該平台由萊斯大學和範德比爾特大學共同開發，這種單步驟的方法為現有的逆滲透或化學沉澱等技術提供了一個高效的替代方案。

電子廠商和金屬加工商通常面臨雙重環境問題：工業廢水中含有高濃度的鹽和有毒重金屬。處理這些廢水的過程既艱鉅又昂貴。標準技術迫使企業陷入一個昂貴的兩難局面。為了去除鹽分，工廠依賴逆滲透技術，這會留下濃縮無法使用的鹽水。而為了去除重金屬，則需要引入強烈的化學藥劑，這過程會產生大量的危險污泥。這個單一的電化學平台一次性解決了這兩個問題。

EIP 技術的運作原理

新的 EIP 技術通過使用特殊的電極，將廢水中溶解的離子轉移至第二接收流。傳統的電吸附系統迫使操作員在捕獲和釋放週期之間反覆停止處理過程，物理更換流體溶液。萊斯和範德比爾特的團隊完全克服了這一困境。萊斯大學土木及環境工程副教授林世宏表示：「傳統的電吸附系統通常需要在吸附和再生步驟之間切換進料和接收溶液。我們的方法用快速變更電路來取代物理溶液切換，讓離子能夠持續朝一個方向流動。」

研究人員在電極表面上保持極其穩定的電壓，使得能夠將電位作為捕獲或釋放特定離子的精確調整。在高電壓模式下，系統純粹用於脱鹽，允許鹽和銅進入接收流而不會沉積於電極上。當電壓稍微降低至銅的反應閾值以下時，電極會變成金屬磁鐵，選擇性地捕獲銅，同時讓背景鹽分流過。在使用合成廢水的測試中，EIP 系統去除了 90% 的背景鹽，並捕獲了「幾乎所有的銅」。

在面對更為複雜的混合物，包含銅、鎳和鈉時，系統仍然表現出色。團隊使用五個電極堆，調整電壓以從溶液中抽取銅，讓鎳和鈉通過。在僅僅四小時內，系統清除掉 85% 的鹽，並從溶液中抽取超過 92% 的兩種金屬。更為可喜的是，沉積在電極上的銅的純度達到 96%，相對於鎳而言。

環境清理與資源回收的關聯

林世宏表示：「我們的結果顯示，EIP 可以調整以決定在處理過程中不同離子的去向。有些金屬可以在電極上捕獲，而鹽和其他離子則可以繼續通過正常的脱鹽途徑。」對於面臨日益增長的壓力，要求縮小環境足跡並保障原材料供應鏈的行業而言，可編程的 EIP 提供了一條引人注目的路徑。工廠未來可以不再花費數百萬來運走有毒污泥，而是能夠清洗其沖洗水以便立即重用，從處理設備上直接提取高純度銅。

林世宏及其團隊展示了環境清理與資源回收可以相輔相成，將工業鹽水從有毒負擔轉變為未開發的礦藏。有時候，所需的只是翻轉正確的開關。該研究於 7 月 30 日發表在《自然水》期刊上。

EIP 平台對工業廢水處理的影響

新開發的電化學離子泵平台（EIP）代表了一項重要的技術進步，能有效解決工業廢水中的鹽分和重金屬問題。傳統技術往往需面對高成本和環境影響，而 EIP 的單步驟處理方式不僅提高了效率，還能回收有價金屬，減少廢物處理的負擔。隨著環保法規日益嚴格，這項技術的應用潛力巨大，能幫助企業在降低環境足跡的同時，實現資源的可持續利用。