【摘要】：電容法海水淡化(CDI)技術(shù)的核心部件是具有高比電容和大吸附量的電極，開發(fā)吸附性能優(yōu)異的電極材料是CDI技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。本論文采用化學(xué)氧化法，以碳納米管為基體制備聚吡咯/碳納米管(PPy/CNT)復(fù)合電極材料，研究制備條件對(duì)其性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)：FeCl3濃度在0.210-0.270M范圍內(nèi)，Py濃度在0.040-0.162M范圍內(nèi)，CNT濃度在2.000-4.000g/L范圍內(nèi)時(shí)，可獲得線徑均勻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的PPy/CNT復(fù)合納米線；PPy/CNT的導(dǎo)電率、比電容和比吸附量隨FeCl_3濃度和Py濃度的增大先增大后減小；PPy/CNT導(dǎo)電率隨CNT濃度增大而增大，比電容和比吸附量隨CNT濃度變化不顯著。PPy/CNT的最優(yōu)制備條件為：FeCl_3濃度0.210M，，Py濃度0.121M，CNT濃度3.200g/L。采用循環(huán)伏安法，以1.0MKCl為電解質(zhì)，掃描電壓-0.2-0.6V，掃描頻率0.005V/s的條件下，測(cè)得最佳條件下制得的PPy/CNT的比電容為163.6F/g；以500ppm NaCl為模型溶液，在極間電壓1.4V，極間距1.5cm，吸附時(shí)間900s條件下測(cè)得其比吸附量為49.7mg/g。 選用Cl-、p-TS-和DBS-為摻雜離子，采用電化學(xué)方法制備了不同離子摻雜的聚吡咯(PPy-Cl、PPy-p-TS、PPy-DBS)，研究了摻雜離子對(duì)PPy性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)：PPy-Cl和PPy-DBS均為球狀顆粒，而PPy-p-TS為二維片狀結(jié)構(gòu)顆粒；與PPy-Cl和PPy-DBS相比，PPy-p-TS具有較大的比表面積和較高的導(dǎo)電性，電化學(xué)阻抗最小；PPy-p-TS的離子交換量為285.5mg/g，分別是PPy-Cl和PPy-DBS的2.70倍和3.44倍。上述結(jié)果表明當(dāng)選用p-TS-為摻雜離子時(shí)，PPy的綜合性能最佳，有利于提高PPy的吸附性能。 此外，本論文在PANI分散體系中直接制備PPy/PANI復(fù)合電極材料，研究制備條件對(duì)PPy/PANI復(fù)合材料性能的影響規(guī)律，獲得了高比電容PPy/PANI復(fù)合材料的最佳制備條件，并考察了其脫鹽性能。結(jié)果表明：介質(zhì)酸種類對(duì)PPy/PANI的形貌有重要影響，介質(zhì)酸為HClO_4或HCl時(shí)，PPy/PANI為納米線，而當(dāng)介質(zhì)酸為H_2SO_4時(shí)，PPy/PANI為珊瑚狀形貌；以HClO_4為介質(zhì)酸時(shí)，PPy/PANI復(fù)合材料的比表面積、孔容及比電容均最大，阻抗最�。浑SHClO_4濃度和APS濃度的增大，電化學(xué)阻抗和比電容均先增大后減�。灰�1.500M HClO_4為介質(zhì)酸，APS濃度為0.575M時(shí)，PPy/PANI復(fù)合材料綜合性能最佳其比電容高達(dá)341.4F/g，比吸附量為46.75mg/g，再生率為95.4%。
【圖文】：

并進(jìn)入冷凝器中被冷凝成產(chǎn)品水，由此而實(shí)現(xiàn)海水的脫鹽。此脫鹽技術(shù)具有性價(jià)比高，對(duì)原水預(yù)處理水平要求不高，且為低溫?zé)狎?qū)等優(yōu)勢(shì)。圖1-1 太陽能吸附式海水淡化系統(tǒng)的示意圖Fig.1-1 Schematic of the adsorption type solar seawater desalination technology

用于海水淡化的可行性研究，此后該技術(shù)再度引起人們的高度關(guān)注。1.3.1 電容法海水淡化技術(shù)原理CDI 技術(shù)是一種電化學(xué)控制的海水淡化技術(shù)，其核心器件是由一對(duì)具有高吸附量電極組成的流通電容器-FTC (Flow-Through Capacitor)，通過 FTC 的充電（離子吸附）和放電（離子脫附）過程實(shí)現(xiàn)淡化海水。CDI 脫鹽過程的工作原理如圖1-2 所示。CDI 的工作原理[24]：圖 1-2 (a)為離子富集過程。圖中 FTC 電極通過外部低壓直流電源施加電壓當(dāng)原料液流經(jīng)兩平行電極板間的通道時(shí)，原料液中的帶電粒子在電場(chǎng)作用下向相反電性電極遷移，并最終在電極上富集，從而使海水中的帶電粒子與水分離，達(dá)到淡化海水的目的。圖 1-2 (b)為排濃過程。FTC 電極達(dá)到吸附飽和后，吸附過程結(jié)束，將電極短接或互換電極極性,電場(chǎng)消失或方向相反，電極上吸附的離子將解吸并隨沖洗液被排放，電極恢復(fù)吸附能力得到再生。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：P747

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1 李s

本文編號(hào)：2600166