電吸附技術(shù)用于工業(yè)廢水脫鹽的特性研究.pdf

1、電吸附技術(shù)是一種新型脫鹽技術(shù)，目前在國內(nèi)外得到廣泛關(guān)注，多個科研機(jī)構(gòu)對該項(xiàng)技術(shù)投入了大量的精力進(jìn)行探索分析，但尚未得到工業(yè)化應(yīng)用。電吸附依據(jù)其原理的特點(diǎn)和裝置的性能優(yōu)勢有望在多種工業(yè)部門供污水深度凈化使用，本論文針對熱電廠循環(huán)冷卻水的高含鹽量問題，對電吸附的脫鹽性能和改進(jìn)其電極材料的工作能力等方面進(jìn)行研究，希望能夠促使電吸附的實(shí)際應(yīng)用效果，以及相關(guān)脫鹽吸附理論的進(jìn)一步完善。圍繞電吸附電極性能的提高、模塊工作條件的優(yōu)化以及電吸附機(jī)理研究等

2、方面，展開了以下研究工作:
　　(1)從電吸附雙電層理論基礎(chǔ)出發(fā)，結(jié)合吸附動力學(xué)模型對其電極表面的帶電粒子的運(yùn)動狀況進(jìn)行分析，得出影響界面吸附能力的主要因素，并通過現(xiàn)場中試實(shí)驗(yàn)實(shí)際對工作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，中試裝置電吸附模塊聯(lián)合工作狀態(tài)下的最優(yōu)電壓為1.6 V，500 L/h為最優(yōu)流量。中試實(shí)驗(yàn)原水平均電導(dǎo)率2300μS/cm，產(chǎn)品水平均電導(dǎo)率為730μS/cm，原水氯離子濃度為270-300 mg/L，產(chǎn)水的平均值為60 mg/L，且

3、平均噸產(chǎn)水電耗為1.1kWh/t，證明電吸附模塊可以達(dá)到工業(yè)廢水處理回用的要求。
　　(2)對電吸附模塊進(jìn)行了一系列改進(jìn)，主要包括電極材料的選擇、模塊尺寸和流道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)流程的研究。其中電極材料的選擇是核心，本論文選擇導(dǎo)電性能優(yōu)異且物理結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的碳纖維氈為基礎(chǔ)，首先以HNO3的液相化學(xué)氧化法和熱氧化法對聚丙烯腈(PAN)基碳纖維氈進(jìn)行表面改性，并制備改性電極和未處理的碳纖維電極進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明性PAN基碳纖維氈仍

4、然可以在1.6 V的電壓下達(dá)到最好的脫鹽效果，并且相比未經(jīng)處理的碳纖維電極表現(xiàn)出對電壓變換更強(qiáng)的敏感性。改性電極在40 min內(nèi)進(jìn)入平衡狀態(tài)。其中液相氧化法改性的PAN基碳纖維氈電極表現(xiàn)出了更好的脫鹽吸附能力，可以將原水1780μS/cm的電導(dǎo)率最多降到430μS/cm，而碳纖維電極僅能降低到605μS/cm;熱氧化法改性的碳纖維電極則表現(xiàn)出對有機(jī)物的吸附能力，原水COD脫除率達(dá)到80％，明顯超過碳纖維電極，但兩種電極不能在高COD下工

5、作。
　　(3)考慮到碳納米管微觀結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性和導(dǎo)電能力，選擇化學(xué)氣相沉積法制備碳納米管/PAN基碳纖維復(fù)合電極(CNTs/PCF)，通過對比實(shí)驗(yàn)，CNTs/PCF電極比碳纖維氈電極有著更優(yōu)越的脫鹽性能，這說明表面改性后大幅度提高的比表面積和導(dǎo)電性能幫助電極材料的性能升級。此外為了克服復(fù)合材料電極不能在高COD下進(jìn)行脫鹽工作的缺陷，結(jié)合孔道雙電層模型進(jìn)行了對材料孔徑的重新選擇，制備了聚吡咯/PAN基碳纖維氈（PPy/PCF）復(fù)合電