電容去離子法電極材料脫鹽特性及處理提釩高鹽廢水研究.pdf

1、在石煤提釩焙燒過程中通常需要添加一定量的工業(yè)鹽作為焙燒添加劑促進(jìn)釩的提取，因此，提釩過程會(huì)產(chǎn)生大量的高鹽度、高礦化度的廢水，目前處理這種高鹽廢水常用的方法有熱法和膜法，普遍存在能耗大、成本高等問題。為探索性能更為優(yōu)異的高鹽廢水處理方法，本研究采用電容去離子技術(shù)處理高鹽廢水，研究電極材料對(duì)脫鹽的影響，探討不同材料的吸附動(dòng)力學(xué)過程，并對(duì)比電極材料改性前后對(duì)石煤提釩廢水的處理性能。
　　通過比較不同活性炭電極的電容去離子脫鹽能力，結(jié)合活

2、性炭化學(xué)、物理、電化學(xué)特性分析，得出吸附性能好的電極材料所具備的一般特性，指導(dǎo)電容去離子電極材料的選取。研究表明：在相同條件下進(jìn)行電容去離子脫鹽，礦物質(zhì)活性炭電極的吸附量約為木質(zhì)活性炭電極吸附量的4倍，是椰殼活性炭電極吸附量的7.5倍。導(dǎo)致吸附能力差異的主要原因是礦物質(zhì)活性炭雜質(zhì)含量少，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，含氧官能團(tuán)豐富，且電容量高、電阻較低，因而電容去離子電極材料的選取應(yīng)具有以上特性。
　　電容去離子操作的最佳工藝參數(shù)是：操作電壓為2

3、.0V，流速為25mL/min，電極板間距為3mm時(shí)，礦物質(zhì)活性炭電極的粘結(jié)劑含量為9％。處理不同濃度NaCl溶液的動(dòng)力學(xué)研究表明，電容去離子吸附過程滿足準(zhǔn)一階動(dòng)力學(xué)吸附方程。
　　電容去離子過程離子選擇性吸附研究表明：離子濃度是影響電極吸附量的主要因素；當(dāng)離子濃度相同時(shí)，荷電量越高的離子，吸附量越大；相同荷電量的離子，水合半徑越小，吸附量越大。對(duì)不同單一電解質(zhì)溶液的電容去離子過程吸附動(dòng)力學(xué)研究表明：活性炭電極對(duì)不同離子的吸附速率

4、大小順序?yàn)椋篎e3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+，說明電極對(duì)高價(jià)離子的吸附速度大于低價(jià)離子，相同價(jià)態(tài)的離子，水合半徑越小，吸附速率越快。利用3級(jí)電容去離子串聯(lián)處理石煤提釩高鹽廢水，操作電壓為2.0V，流量為25mL/min，電極板間距為3mm，處理時(shí)間為每級(jí)1h，活性炭電極對(duì)離子總吸附量達(dá)到了87.03mg/g。
　　為了進(jìn)一步提高電極材料的吸附能力，對(duì)其進(jìn)行表面改性，硝酸改性活性炭的吸附性能最好。動(dòng)力學(xué)研究表明，

5、硝酸改性可以提高活性炭的吸附速率常數(shù)。硝酸改性提高活性炭的含氧官能團(tuán)含量，如羥基和羧基的含量，并產(chǎn)生了x新的官能團(tuán)C-N，降低了活性炭電極的疏水性，提高了電極與溶液的接觸面積，進(jìn)而增加了電極對(duì)離子的吸附量，同時(shí)提高了電極的電容量，降低電極的電阻。
　　考察硝酸改性對(duì)其他碳基電極材料的處理效果，對(duì)多壁碳納米管進(jìn)行改性，在相同的操作條件下，改性多壁碳納米管電極的吸附量比未處理的多壁碳納米管高44.9％。說明硝酸改性方法不僅可以提高活性