Đối tượng phân tích tập trung vào những tài liệu có nội dung trực tiếp liên quan đến CDI: nguyên lý hoạt động, cấu hình hệ thống, vật liệu điện cực và các ứng dụng trong xử lý nước thải, khử muối, cũng như loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ. Ưu tiên được trao cho những công trình có dữ liệu định lượng rõ, phương pháp nghiên cứu minh bạch và tính đại diện cao cho các hướng tiếp cận khác nhau của công nghệ, nhằm xây dựng một nền tảng tham khảo vững chắc cho các phân tích sau này.

Ảnh minh họa

Về phương pháp xử lý và phân tích tài liệu, bài viết áp dụng một cách tiếp cận tổng hợp định tính kết hợp với phân tích định lượng gián tiếp. Nội dung được hệ thống hóa và đối chiếu nhằm làm nổi bật sự tương đồng và khác biệt giữa các cấu hình CDI: CDI truyền thống, CDI màng (MCDI), CDI điện cực dòng chảy (FCDI) và CDI lai (HCDI). Các loại vật liệu điện cực được xem xét bao gồm carbon hoạt tính, graphene, carbon nanotubes, carbon được chiết xuất từ MOF, và các vật liệu composite. Mức phân tích tập trung vào đặc điểm cấu trúc, hiệu suất hấp phụ ion và độ ổn định vận hành, từ đó làm rõ vai trò của từng loại vật liệu trong từng bối cảnh ứng dụng.

Ở mức phân tích định lượng, bài viết tổng hợp các thông số kỹ thuật quan trọng từ các tài liệu tham khảo: hiệu suất loại bỏ ion (%), khả năng hấp phụ điện (mg/g), mức tiêu thụ năng lượng (kWh/kg) và tỷ lệ thu hồi vật liệu. Các số liệu này được trích dẫn và so sánh nhằm làm rõ hiệu quả của từng công nghệ và vật liệu điện cực trong các điều kiện xử lý nước thải khác nhau. Song song đó, phương pháp đối chiếu đa chiều được áp dụng để đánh giá ưu nhược điểm và triển vọng phát triển của CDI ở từng ứng dụng cụ thể, từ khử muối tới loại bỏ các hợp chất hữu cơ, chất dinh dưỡng NO3−, NH4+, PO43− và vi sinh vật. Các trường hợp nghiên cứu điển hình được xem là “bản đồ” thực tiễn, giúp làm rõ khả năng ứng dụng công nghệ CDI trong điều kiện thực tiễn và tại Việt Nam.

Việc tích hợp thông tin định tính và định lượng từ các nghiên cứu trước đây cho phép một cái nhìn toàn diện, khách quan về tiềm năng, hạn chế và hướng đi tương lai của CDI. Bối cảnh nước trở thành nguồn tài nguyên thiết yếu cho sự sống và phát triển bền vững, đồng thời tình trạng ô nhiễm và khan hiếm nước ngọt đòi hỏi các giải pháp công nghệ tối ưu. CDI nổi lên như một công nghệ có tiêu thụ năng lượng thấp, hiệu quả xử lý cao, chi phí hợp lý và tính thân thiện với môi trường, đặc biệt với khả năng tái sử dụng của vật liệu điện cực. Bài viết này nhằm trình bày tổng quan có hệ thống về nguyên lý hoạt động, cấu hình, vật liệu điện cực và các ứng dụng nổi bật của CDI, đồng thời đề xuất các định hướng nghiên cứu và phát triển cụ thể cho Việt Nam, nhằm mở rộng phạm vi ứng dụng và tối ưu hóa điều kiện thực tiễn.