水處理用泡沫鎳-活性炭電極電容去離子性能研究.pdf

1、電容去離子（Capacitive Deionization，CDI）又稱為電吸附技術(shù)，是基于靜電吸附的原理實(shí)現(xiàn)溶液中的離子與水分離的一項(xiàng)清潔的、環(huán)境友好的水處理技術(shù)。與傳統(tǒng)的分離技術(shù)如電滲析、反滲透、離子交換等相比，具有能效高、易再生、處理成本低等優(yōu)點(diǎn)。電容去離子技術(shù)在印染廢水處理、特殊水源飲用水凈化、工業(yè)用水軟化和高純水制備等方面有廣闊的應(yīng)用前景。探索用于CDI技術(shù)的高性能的電極材料是近年來的研究熱點(diǎn)。深入開展基于碳材料電極的CDI技

2、術(shù)的研究，獲得材料來源廣泛、易于實(shí)現(xiàn)、性能優(yōu)良的電極，具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　論文以性能優(yōu)良、價(jià)格低廉的活性炭為主要電極材料，以超級電容器制備電極中常用的材料泡沫鎳為集流體，采用涂覆法制備用于CDI技術(shù)的泡沫鎳/活性炭電極。在制備的電極基礎(chǔ)上構(gòu)建CDI器件，組成電吸附試驗(yàn)系統(tǒng)，研究了電壓、流速、初始濃度對電吸附效果的影響，分析各影響因素與電吸附容量的關(guān)系；并研究了不同的初始濃度與電極的飽和吸附量的關(guān)系，優(yōu)化電吸附試驗(yàn)系統(tǒng)的

3、操作條件，實(shí)現(xiàn)該電極優(yōu)良的電吸附脫鹽性能。
　　采用KOH和HNO3分別對活性炭的物理結(jié)構(gòu)特性和表面化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行改性，將改性后的活性炭分別制備KOH-AC、HNO3-AC電極，組建電吸附試驗(yàn)系統(tǒng)，優(yōu)化電吸附試驗(yàn)的操作條件。通過對比相同試驗(yàn)條件下 AC、KOH-AC、HNO3-AC電極的吸附/脫附循環(huán)曲線，三種電極的吸附再生性能較好，但經(jīng)過KOH、HNO3改性后的吸附/脫附周期變短，KOH-AC電極的電吸附容量最大。
　　KO

4、H改性后活性的比表面積增大，中孔數(shù)量增加，通過對比相同條件下的電吸附試驗(yàn)效果，KOH-AC電極的單位電吸附容量及電荷效率增加。KOH-AC電極高的表面積更有利于實(shí)現(xiàn)溶液中離子在電極表面的積累，大量的中孔結(jié)構(gòu)有利于溶液中的離子遷移。HNO3改性后電極的表面酸性官能數(shù)量的增加，改善了電極表面的親水性，通過對比電吸附試驗(yàn)效果，HNO3-AC電極組建的試驗(yàn)系統(tǒng)的電荷效率增大，電吸附容量增加。通過兩種不同的改性方式，增強(qiáng)了電極的物理結(jié)構(gòu)特性及表面