發(fā)布時間：2017-12-19 16:35

  本文關(guān)鍵詞：稻殼基電容炭材料用于電容去離子技術(shù)的研究　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：海水和苦咸水淡化目前已經(jīng)成為全球許多國家特別是阿拉伯地區(qū)淡水供應(yīng)的主要戰(zhàn)略。過去幾十年,多級閃蒸(MSF),反滲透(RO)等技術(shù)在降低成本,增加通量和選擇性,減少污染等方面不斷改進,但仍存在能耗高,二次污染,成本大等問題。而在眾多傳統(tǒng)能量密集型去離子技術(shù)中,電容去離子技術(shù)(CDI)以其低能耗和環(huán)境友好等特性被認為是最具發(fā)展?jié)摿Φ囊豁椕擕}技術(shù)。CDI利用多孔碳電極的電吸附過程,在電場的作用下去除溶液中的帶電可溶物,其在操作階段不需高壓泵,同時在脫附階段可實現(xiàn)能量回收。而稻殼作為一種來源廣,成本低的材料,由其制備得到的稻殼基電容炭(RHC)具有高比表面積,高比電容的特性。因而本文以實現(xiàn)RHC用于電容去離子技術(shù)的應(yīng)用為目標(biāo),探究RHC用于CDI的技術(shù)原理與應(yīng)用條件。首先通過氮氣吸/脫附(BET),掃描電鏡(SEM)等物理方法表征出RHC具有豐富的孔道結(jié)構(gòu)及高比表面積,循環(huán)伏安測試中表現(xiàn)出規(guī)整的矩形,展現(xiàn)出良好的電容性,具備作為CDI電極材料的基本屬性。通過控制單因素變量(輸入鹽水溶液的流速,輸入鹽水溶液的濃度以及操作模式)來研究影響CDI性能的基本條件:流速較低有利于離子的充分靜電吸附;在濃度較高的溶液中電極材料電容值更大且歐姆電阻較低,進而吸附容量較高;尤其是通過研究不同操作模式的優(yōu)缺點提出先恒流再恒壓的操作方法,不僅可以保證吸附容量,而且能夠有效降低能耗。RHC在1.0V恒壓下,10mM的NaCl溶液中的的吸附容量值為9.7mg/g,將其與商業(yè)碳布測試結(jié)果(5.85mg/g),以及相應(yīng)文獻數(shù)據(jù)對比,表明RHC作為CDI電極材料具有較強的競爭力。其次由于利用RHC制作的電極有輕微脫粉現(xiàn)象,針對這一情況,本文發(fā)展了稻殼炭-碳布復(fù)合電極的制作方法,即在稻殼炭電極表面復(fù)合一層碳布,這不僅可以有效抑制脫粉現(xiàn)象,而且增加了單位面積的碳負載量,使離子去除率由34.91%提升到72.32%(在1.0V,5mM的Na Cl溶液中)。在實際應(yīng)用中CDI將用于處理含不同成分的鹽水溶液,因而本文最后研究了CDI對于不同陰陽離子的處理能力。不同離子的水合半徑,所帶電荷數(shù)均有差異,水合半徑小的離子空間效果有利,電荷數(shù)高的離子與電極間的靜電力強,因而提出參數(shù)Z(離子水合半徑與其所帶電荷數(shù)的比值)來表達這兩種因素的共同作用,即Z值越小,等價吸附容量(離子吸附容量與電荷數(shù)的乘積)越大。同時研究亦發(fā)現(xiàn)稻殼炭-碳布復(fù)合電極對不同陰陽離子的吸附規(guī)律與RHC電極相一致。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P747;TQ127.11

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本文編號：1308671