活性炭與活性炭纖維電極的電容去離子技術(shù)研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展和人口的膨脹,環(huán)境問題日益嚴重,淡水資源的短缺已經(jīng)開始嚴重影響社會發(fā)展的進程。近年來電容去離子技術(shù)的出現(xiàn)引起了廣泛關(guān)注,這種新型的脫鹽技術(shù)具有低能耗、無二次污染的特點。為了降低成本,本論文以廉價的活性炭(AC)與活性炭纖維(ACF)材料作為電容去離子電極,采用自行設(shè)計的去離子模塊,從電極的制備工藝、操作條件、溶液初始濃度以及離子特性幾個方面研究電容去離子技術(shù)的影響因素,然后對兩種材料進行了對比研究,最后從電極材料的改性和去

2、離子模塊的優(yōu)化角度出發(fā),探究了增強電容去離子性能的途徑。論文得出以下結(jié)論:
　　1.活性炭電極的成型過程中,活性炭、PTFE粘結(jié)劑和石墨導(dǎo)電劑的最佳混合比例為85:10:5,最佳成型壓力為15MPa。酸洗作為活性炭纖維電極的預(yù)處理只能去除材料表面的灰分,并不能改變其微觀結(jié)構(gòu),對于提高電吸附性能作用有限;分別確定了兩種電極的最佳操作條件:工作電壓為1.5V,電極間距為1mm,AC電極和ACF電極的進水流量分別為40mL/min和10

3、0mL/min;隨著溶液初始濃度的增加,電容去離子率逐漸降低,但電吸附容量卻有所增加;電吸附與離子價態(tài)和離子半徑有關(guān),隨著離子價態(tài)的增加,電容去離子率逐漸降低,隨著離子半徑的增加,離子去除率逐漸降低。
　　2.活性炭電極電容去離子率高于活性炭纖維,但是活性炭纖維具有較高的電吸附效率。同時活性炭纖維電極具有再生性能好、制備過程簡便的優(yōu)點。吸附動力學(xué)實驗表明,AC電極和ACF電極的電吸附過程均符合二級吸附動力學(xué)方程。兩種電極吸附特征均

4、符合Langmuir等溫線模型,說明電吸附過程趨近于單分子層吸附。
　　3.通過實驗嘗試了兩種增強活性炭纖維電極電容去離子性能的方法。材料負載TiO2后電容去離子率從38.07％提高到了50.14%;在正負電極附近增加陰陽離子交換膜后,對高濃度的含鹽廢水具有更顯著的處理效果,對于500mg/L的NaCl溶液,離子去除率從23.32%提高到了40.45%。同時,優(yōu)化后的MCDI模塊電流效率高于原有的CDI模塊,說明MCDI模塊能耗更