Validation of a novel water purification technology

Tillgång till rent vatten är en mänsklig rättighet. Med klimat förändringar som orsakar en förändring i regn mönster över hela planeten skapas underskott av dricksvatten under svenska somrar. Avsaltning av Östersjövatten kan lösa många av de problem som har orsakats av vatten brist. Tyvärr är omvänd osmos processer inte alltid effektivt och lider av problem igensättning av membran, utöver att de är relativt dyra. Membranfri kapacitiv dejonisering kan vara ett alternativ för att lösa flera av dessa problem. Dock så behöver användningen av tekniken vid olika temperaturer studeras för att avgöra om den är användbar över hela världen. Således var huvudfokusen av projektet att evaluera den praktiska applikationen av av kapasitiv dejonisering (CDI) enhet vid olika temperaturer och att analysera det resulterande beteendet. Målet var att sätta upp en experiment uppställning som automatiskt mätte avsaltning (genom att mäta förändringar jol-konductiviteten av vattnet) och analysera den uppmätta datan. Experimentet var genomfört saltvatten vid 20 \degree C, 40 \degree C och 60 \degree C och använde en genomflödes/kringflödes CDI system som utnyttjade flexibla elektroderavaktiverat kol. Experimenten var både genomförda vid 1.6 V applicerad potential, vilket representerar värkliga förhållanden och 1 V för att minimera electrolytiska reaktioner (somstartar vid 1.23 V). Den maximala avsaltningen per passering genom kondensatorn uppmättes till 1% (20 °C), 1.4% (40 °C) och 1.1% (60 °C) vid 1.6 V och 0.52% (20 °C), 0.51% (40 °C) och 0.45% (60 °C) vid 1 V. Hastigheten med vilket saltet avlägsnades mättes också, resulterande i att högre temperatur uppvisade snabbare salt upptagningsförmåga, vilket kan visa sig vara en stor fördel för membranfri CDI eftersom att avsaltnings effektivitet drastiskt försämras för membran baserade processer så som omvänd osmos vid högre temperaturer.Access to clean water is the fundamental human right. With climate change responsible for the alterations of patterns of rain across the globe, there is an increasing shortage of drinking water during summer in Sweden. Water desalination of the Baltic sea could solve many of the problems associated with shortages but reverse osmosis processes are not very efficient and have all associated problems of fouling due to the membranes, apart from being quite expensive. Membrane free capacitive desalination can be a viable alternative alleviate to many of these problems. However, the operations of the devices at varying temperatures need to be studied to find out the suitability of such systems for implementation in field applications across the world. Thus, the main focus of this project is to evaluate the practical operation of capacitive deionization (CDI) devices at different operating temperatures and to analyse the resulting behavior obtained. The aim was to setup a test bench to automatically record desalination (through the monitoring of ion-conductivity changes in water) and analyse the data so obtained. Experiments were performed with saline water (1000 ppm sodium chloride) at 20 \degree C, 40 \degree C and 60 \degree C using a flow through/flow between CDI system utilizing activated carbon flexible electrodes. Experiments were both carried out with 1.6 V applied potential, representing expected real-world use, and 1 V in an effort to minimise electrolytic reactions (since water splits at ~1.23 V). Maximum salt removal per pass through the capacitor was measured to be 1% (20 °C), 1.4% (40 °C) and 1.1% (60 °C) at 1.6 V and 0.52% (20 °C), 0.51% (40 °C) and 0.45% (60 °C) at 1 V, respectivly. Rate of salt removal was also measured, resulting in higher temperature giving higher rates of absorption, which indeed could be an advantage for the membrane less-CDI since desalination efficiency dramatically reduces in membrane based processes like reverse osmosis at higher temperatures