【摘要】：在海水淡化過(guò)程中,海水中的鈣離子在高溫或者濃度高時(shí)易結(jié)垢,降低了海水淡化效率,造成能量的浪費(fèi)。電容吸附技術(shù)作為一項(xiàng)新穎的技術(shù)具有良好的除鹽性能,電容吸附法在水處理方面的優(yōu)勢(shì)己經(jīng)得到廣泛重視,有一定的理論和實(shí)踐基礎(chǔ),應(yīng)用前景廣泛。本課題將電容吸附技術(shù)應(yīng)用于脫鈣領(lǐng)域,探索了電吸附法脫除鈣離子的可行性和規(guī)律性。 首先,以NaAlO_2、水玻璃為原料,KOH、NaOH為堿源,合成了LSX分子篩。其對(duì)純鈣溶液和海水中鈣離子的交換容量分別達(dá)66.83mg/g和31.06mg/g,對(duì)Ca~(2+)/ Na~+、Ca~(2+)/ K~+、Ca~(2+)/ Mg~(2+)溶液中Ca~(2+)的選擇性系數(shù)分別為744.45、733.36和22.24。由此可見(jiàn),合成的LSX分子篩對(duì)鈣離子具有較高的選擇性,可以用于從海水中吸附鈣離子。為了使分子篩在電極材料中不發(fā)生團(tuán)聚,對(duì)分子篩用偶聯(lián)劑進(jìn)行了改性,實(shí)驗(yàn)中考察了偶聯(lián)劑用量和改性時(shí)間對(duì)分子篩表面改性的影響。 本文嘗試了通過(guò)將改性的LSX分子篩按一定比例摻加到活性炭中,做成復(fù)合電極,試圖利用活性炭和分子篩之間的協(xié)同作用來(lái)提高電極對(duì)鈣離子的吸附量和選擇性。分別考察了分子篩含量、電壓、電極間距、電極片質(zhì)量,對(duì)脫鈣的影響。同時(shí)在不同的混合溶液中,比較了復(fù)合電極與普通活性炭電極對(duì)鈣離子的吸附,結(jié)果表明:在Ca~(2+)/ Na~+、Ca~(2+)/ Mg~(2+)和Ca~(2+)/ K~+溶液中,復(fù)合電極與活性炭電極相比,對(duì)鈣離子的吸附量和選擇性都有所提高;在人工海水或天然海水中,復(fù)合電極對(duì)鈣離子的吸附量大約都為普通活性炭電極的2倍。 在不同電壓,不同濃度的CaCl_2溶液中,進(jìn)行了電容吸附實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,鈣離子在復(fù)合電極上的吸附符合Langmuir吸附等溫式,屬于單分子層吸附;Freundlich吸附等溫式中的n在0.35-0.50之間,表明吸附較易發(fā)生。 本文的研究成果表明:加入分子篩以后,電極對(duì)海水中鈣離子的吸附量提高了一倍。復(fù)合電極的吸附量約是LSX分子篩的六分之一,分子篩是通過(guò)離子交換或吸附作用除去鈣離子,再生時(shí)需要化學(xué)試劑。電極再生時(shí)不需要消耗額外的化學(xué)試劑,只消耗電能,這是其重要的優(yōu)勢(shì)�？傮w來(lái)說(shuō),電容吸附脫鈣具有良好的發(fā)展空間。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：P747
【圖文】：

質(zhì)可以透過(guò)膜[26]。納濾膜法分離物質(zhì)具有不涉及相變、無(wú)二次污染、結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)備簡(jiǎn)單、效節(jié)能、易于自動(dòng)化操作等諸多優(yōu)點(diǎn)，但納濾膜易污染，需要經(jīng)常對(duì)膜進(jìn)行反和清洗，從而增加了膜過(guò)程的操作及維護(hù)費(fèi)用，限制了納濾膜技術(shù)的應(yīng)用。由此可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)外很多人做過(guò)脫除鈣離子方面的研究，但技術(shù)先進(jìn)又經(jīng)濟(jì)的方法在實(shí)際生產(chǎn)中并不多見(jiàn)。海水中干擾離子多，對(duì)鈣的脫除影響大，因此找一種選擇性高，經(jīng)濟(jì)又有效的方法是迫切的。隨著電化學(xué)理論和吸附分離技術(shù)的不斷發(fā)展，將二者交叉融合的電吸附技術(shù)日漸顯示了它的優(yōu)勢(shì)。1.3 電容吸附技術(shù)1.3.1 電容吸附技術(shù)原理

9意圖(1) 集流板 (2) 電極(3)陽(yáng)離子交換膜(6) 密封墊圈resentation of MCDI unit (1) Current cacer (5)Anion exchange membrane(6) Gas心組件為電容吸附模塊，如圖 1-2、隔板、電極及密封墊圈四部分組

以碳?xì)饽z作電極進(jìn)構(gòu)中，以 R/C 為 1500、M 值為 305]用不同工藝制備了碳納米管電極劑熱壓成型電極經(jīng)炭化后,其電吸、H2O2、H2O2/UV 對(duì)粘膠基活性進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，經(jīng) KOH 改性的 A效果最差。近幾年來(lái)，電吸附技術(shù)究電吸附技術(shù)，縮小了國(guó)內(nèi)與國(guó)外

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