多孔炭材料电极电吸附脱盐性能研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:rabbitwangli
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电吸附脱盐技术(也称电容去离子)是一种利用两个相对电极间的电场力作用,将溶液中离子吸附到电极板的电极材料上以脱去水中盐分的水处理技术。在电吸附中,电极材料起着吸附并暂时储存离子的作用,使用合适的电极材料是取得好的脱盐效果的关键。本文分别使用活性炭和石墨烯气凝胶作为电极材料研究了他们电吸附脱盐性能,并研究离子交换膜电极对电吸附性能的影响。具体研究内容分为以下三部分。1、本文研究了不同的脱灰处理方法的脱灰效果以及对活性炭电化学性能的影响,实验发现经2mol/L硝酸处理的活性炭的灰分最少,电化学性能最好,经比表面和孔径分析得知,其仍是以微孔为主的多孔材料。然后将其作为电吸附材料研究电吸附的最佳操作条件。经实验得知电吸附的工作电压为1.6V时效果最好,电极的单位吸附量随着溶液浓度的升高而增加,此外,电极片的厚度过厚时会降低电吸附的效率。2、利用间苯二酚、甲醛和石墨烯的反应制备石墨烯气凝胶,制得了常压干燥后体积收缩率较小的石墨烯气凝胶,最小的体积收缩率可降至3.92%。实验中还对石墨烯加入量对产物结构和电吸附性能的影响进行了研究,发现掺杂不同量的氧化石墨烯对产物的比表面积和孔径分布有一定的影响,当氧化石墨烯的掺杂量达到0.25g/100mL、0.5g/100mL和0.75g/100mL,氯化钠溶液的浓度为3200mg/L时,电极的单位吸附量可接近70mg/g。3、分别制备了具有阴阳离子交换作用的聚合物溶液,通过将其制成膜检测了他们的离子交换容量和含水率。然后利用其具有的离子交换性在电极表面制成具有离子交换作用的涂层,进行电吸附实验后发现电极的单位吸附量得到极大地提升,当使用石墨烯气凝胶做电极材料,氯化钠溶液浓度为3200mg/L时,电极的单位吸附量可达到82.25mg/g。
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