近年來(lái),電容法去離子（CDI）技術(shù)作為一種操作簡(jiǎn)便、環(huán)境友好和資源可回收的新型技術(shù)成為解決重金屬?gòu)U水污染等問(wèn)題的途徑之一,目前CDI技術(shù)的研究核心仍然是高性能電極材料的制備。聚吡咯（PPy）是常見的導(dǎo)電聚合物,它具有高比電容,低成本,化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),通過(guò)與碳材料和金屬氧化物等材料復(fù)合可以制備出性能優(yōu)越的電極材料,在CDI技術(shù)中具有較好的應(yīng)用前景。本文通過(guò)電沉積法制備PPy復(fù)合電極,探索了電沉積過(guò)程、添加成分（殼聚糖、氧化石墨烯和二氧化錳）對(duì)復(fù)合電極表面特性、電化學(xué)性能和吸附性能的影響規(guī)律,探究具有高吸附性能的PPy復(fù)合電極制備工藝參數(shù)。本論文主要包括以下內(nèi)容:（1）采用分層電化學(xué)沉積法成功制備了具有三明治結(jié)構(gòu)的PPy/CS/GO復(fù)合材料,并對(duì)其形貌、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,PPy和CS呈球形并被GO片層包裹,三者之間以化學(xué)鍵相互結(jié)合。對(duì)PPy/CS/GO復(fù)合材料的電化學(xué)特性與吸脫附性能進(jìn)行了測(cè)試和分析。結(jié)果表明,與PPy電極相比,PPy/CS/GO復(fù)合電極具有更高的電容（165.03F/g）和更低的電荷轉(zhuǎn)移電阻（1.959Ω·cm²）。PPy/CS/GO復(fù)合電極的吸附... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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廢水中的重金屬處理方法

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文3子技術(shù)節(jié)能環(huán)保和低成本等優(yōu)點(diǎn)，使其在工業(yè)化發(fā)展方向有很好的前景。圖1.2CDI技術(shù)吸/脫附過(guò)程原理圖[15]Fig.1.2SchematicdiagramofCDItechnologysuction/desorptionprocess[15]1.2.2電極材料CDI的脫鹽效果的主要影響因素是電極的材料特性、CDI單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和操作條件（工作電壓、原料液組成和流速控制等）[20]。電極材料在CDI的工作過(guò)程中起到了核心作用，它的性能直接影響去除離子的效果。理想的CDI電極材料一般具有：（1）高的比表面積及合適的孔隙率；（2）良好的導(dǎo)電率；（3）可以適應(yīng)電吸附/脫附的轉(zhuǎn)變；（4）良好的親水性；（5）能適應(yīng)不同條件的溶液；（6）成型簡(jiǎn)便。目前，CDI技術(shù)的電極材料主要分為三類：碳材料、過(guò)渡金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物[21]。碳材料具有良好的導(dǎo)電性、高的比表面積和穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)[22]。目前研究較多的碳材料主要有：活性炭、石墨烯、碳?xì)饽z、碳納米管和碳纖維等[23]。已報(bào)道的有，Kumar等[24]合成了碳?xì)饽z電極，并報(bào)道了在施加的電勢(shì)為1.2V時(shí)，對(duì)200mg/L的NaCl溶液的鹽吸附能力為10.45mg/g。Nie等[25]通過(guò)電泳沉積合成了一種被聚丙烯酸（PPA）覆蓋的碳納米管（CNT），CNT-PPA復(fù)合材料用作電容去離子的電極材料。研究表明，CNT-PAA的比電容由原來(lái)CNT的109.15F/g降低到59.69F/g，這是因?yàn)槌练e在CNT上的PAA的阻塞導(dǎo)致的。盡管降低了電容，但除鹽率相比CNT電極提高51％，這是因?yàn)镻AA改善了潤(rùn)濕性并降低了復(fù)合電極的共離子排出。此外，由于改善了陽(yáng)離子交換聚合物與碳之間的接觸粘合性，降低了界面電阻，因此CNT-PPA復(fù)合電極的脫鹽性能比CNT電極高17％。Li等[26]合成了還原型氧化石墨烯（rGO）和活性炭（AC）復(fù)合材料。AC的引入充當(dāng)石墨烯片之間的“間隔物”。與分別具有67F/g

。Choi等人[46]使用吡咯單體的氣相滲透聚合合成PPy浸漬的多孔碳。結(jié)果表明，官能化的聚合物層成功地涂覆在碳的孔表面上，而沒有中孔結(jié)構(gòu)的塌陷。由于PPy的胺基，改性的多孔碳對(duì)重金屬離子例如汞，鉛和銀離子表現(xiàn)出改善的絡(luò)合親和力。加入PPy的多孔碳具有增強(qiáng)的重金屬離子吸收率，其比具有胺官能團(tuán)的吸附劑的吸收率高20倍。PPy作為電極材料存在一些缺點(diǎn)，比如機(jī)械性能差、循環(huán)穩(wěn)定、加工性等較差。為了提高PPy的性能，將PPy與碳材料和金屬氧化物等材料進(jìn)行復(fù)合來(lái)制備高性能電極材料已成為目前科研工作者的重點(diǎn)研究工作。圖1.3PPy的分子結(jié)構(gòu)[40]Fig.1.3MolecularstructureofPPy[40]1.3.2殼聚糖(CS)CS是甲殼素的乙�；徊糠只蛘呷棵摮蟮玫降�，在水和堿溶液中難以溶解，可以溶于稀酸溶液。CS是目前自然界中發(fā)現(xiàn)的唯一堿性糖類高分子，結(jié)構(gòu)式如圖1.4所示。CS主鏈上帶有大量的伯胺基團(tuán)（NH2），這些基團(tuán)可以與重金屬離子絡(luò)合。CS作為吸附劑，無(wú)毒副作用并且易于降解，在水處理、金屬提取及回收等方面具有研究前景。He等[47]采用單向冷凍干燥法，成功制備了一種GO-CS多孔材料，該多孔材料對(duì)重金屬離子進(jìn)行吸附測(cè)試，結(jié)果表明：當(dāng)GO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，復(fù)合吸附劑對(duì)Pb2+的吸附率可提高31%，最大吸附量可達(dá)99mg/g。Mohamed等[48]通過(guò)將丙烯酸接枝聚合到CS-纖維素雜化物上，制備出具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和較高的親水性的接枝物，用于去除水中Ca2+、Mg2+等離子。將殼聚糖分子鏈上的氨基與羥基等基團(tuán)通過(guò)物理化學(xué)改性，能夠使殼聚糖具有新的理化性

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