目前淡水資源短缺已經(jīng)成為威脅人類生存、影響經(jīng)濟發(fā)展的全球性挑戰(zhàn)。海水淡化技術(shù)為緩解淡水危機提供了有效的方法。工業(yè)上占主導(dǎo)地位的海水淡化技術(shù)主要包括:多級閃蒸、多效蒸餾和反滲透,然而這些技術(shù)仍舊存在能耗高、脫鹽效率低和運行費用昂貴等缺點。電容去離子（Capacitive deionization,CDI）是一種基于電化雙電層電容模型（Electrochemical Double Layer,EDL）的新興海水淡化技術(shù)。傳統(tǒng)CDI以碳材料作為工作電極,使得其脫鹽容量和電荷效率不能滿足高濃度鹽水處理需求。本研究采用鈉離子插層材料作為鈉離子脫嵌電極,碳材料作為氯離子吸附電極,構(gòu)筑混合電容去離子（Hybrid Capacitive Deionization,HCDI）系統(tǒng)以提高脫鹽性能。HCDI能夠引入贗電容反應(yīng)將鈉離子通過化學(xué)鍵嵌入到鈉離子插層材料,同時氯離子通過靜電作用吸附并儲存于雙電層中。在此基礎(chǔ)上,我們還提出了一種基于贗電容增強的雙離子混合電容去離子（Pseudo-capacitive Behavior Induced Dual-ion Hybrid Deionization,Di-HC... 

【文章來源】：寧夏大學(xué)寧夏回族自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２電容去離子發(fā)展歷史概述??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ?ｏｆ?ＣＤＩ??在最近的幾十年內(nèi)，電極材料研發(fā)得到了快速發(fā)展同時促進(jìn)了?ＣＤＩ基衍生方法的產(chǎn)生

制向帶有相反電荷的電極處移動并儲存于電極與鹽溶液表面形成的雙電層中，從而達(dá)到脫鹽或??去除離子目的。在脫附過程中，施加反向的電壓或者零電壓，電極上表面所吸附的離子又會脫??附到鹽水中得到相應(yīng)的濃縮液，從而實現(xiàn)了?ＣＤＩ電極的再生（如圖１－３所示）??？？？海水ｊ?淡水〉二淡水?１濃液??１?？?ｃｉ??？?Ｎａ＋?＊?Ｎｉｒ??吸附過程?脫附過程??圖１－３電容去離子示意圖??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ＣＤＩ??１．２．３雙電層電容理論??雙電層（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?Ｄｏｕｂｌｅ?Ｌａｙｅｒ，?ＥＤＬ）是指在工作電極和電解質(zhì)溶液間存在電荷過??量區(qū)域，一部分離子排布在電極表面，另一部分極性相反的離子排布在電解液表面，使得整個??系統(tǒng)呈現(xiàn)電中性。Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ最先提出了?“平板電容器”模型（ＥＤＬ－Ｍｏｄｅｌ），該模型指出工作??電極與電解液表面形成的雙電層包括：緊密層（ＣｏｎｄｅｎｓｅＬａｙｅｒ）和擴散層（ＤｉｆｆＵｓｅＬａｙｅｒ）兩??部分，同時該模型認(rèn)為雙電層厚度僅為一個離子半徑的距離。２０世紀(jì)初，Ｇｏｕｙ和Ｃｈａｐｍａｎ對??雙電層模型進(jìn)行了修訂并引入托馬斯－費米屏蔽效應(yīng)而提出了?Ｇｏｕｙ－Ｃｈａｐｍａｎ模型，該模型涉及??離子擴散和熱運動對電容的影響，完成了對ＥＤＬ－Ｍｏｄｅｌ的補充。１９２４年，Ｓｔｅｍ完成了對Ｇｏｕｙ－??Ｃｈａｐｍａｎ模型的完善工作。如圖１＞４所示

制向帶有相反電荷的電極處移動并儲存于電極與鹽溶液表面形成的雙電層中，從而達(dá)到脫鹽或??去除離子目的。在脫附過程中，施加反向的電壓或者零電壓，電極上表面所吸附的離子又會脫??附到鹽水中得到相應(yīng)的濃縮液，從而實現(xiàn)了?ＣＤＩ電極的再生（如圖１－３所示）??？？？海水ｊ?淡水〉二淡水?１濃液??１?？?ｃｉ??？?Ｎａ＋?＊?Ｎｉｒ??吸附過程?脫附過程??圖１－３電容去離子示意圖??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ＣＤＩ??１．２．３雙電層電容理論??雙電層（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?Ｄｏｕｂｌｅ?Ｌａｙｅｒ，?ＥＤＬ）是指在工作電極和電解質(zhì)溶液間存在電荷過??量區(qū)域，一部分離子排布在電極表面，另一部分極性相反的離子排布在電解液表面，使得整個??系統(tǒng)呈現(xiàn)電中性。Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ最先提出了?“平板電容器”模型（ＥＤＬ－Ｍｏｄｅｌ），該模型指出工作??電極與電解液表面形成的雙電層包括：緊密層（ＣｏｎｄｅｎｓｅＬａｙｅｒ）和擴散層（ＤｉｆｆＵｓｅＬａｙｅｒ）兩??部分，同時該模型認(rèn)為雙電層厚度僅為一個離子半徑的距離。２０世紀(jì)初，Ｇｏｕｙ和Ｃｈａｐｍａｎ對??雙電層模型進(jìn)行了修訂并引入托馬斯－費米屏蔽效應(yīng)而提出了?Ｇｏｕｙ－Ｃｈａｐｍａｎ模型，該模型涉及??離子擴散和熱運動對電容的影響，完成了對ＥＤＬ－Ｍｏｄｅｌ的補充。１９２４年，Ｓｔｅｍ完成了對Ｇｏｕｙ－??Ｃｈａｐｍａｎ模型的完善工作。如圖１＞４所示

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]中國水資源現(xiàn)狀分析與可持續(xù)發(fā)展對策研究[J]. 劉海書.  黑龍江科技信息. 2017(09)
[2]軟模板合成有序介孔碳材料[J]. 劉蕾,袁忠勇.  化學(xué)進(jìn)展. 2014(05)
[3]中國水資源現(xiàn)狀分析與可持續(xù)發(fā)展對策研究[J]. 王瑗,盛連喜,李科,孫弘顏.  水資源與水工程學(xué)報. 2008(03)
[4]有序介孔材料的形貌調(diào)控及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 喬文婷,周國偉,徐會穎,王延延,李艷敬.  化工進(jìn)展. 2008(03)



本文編號：3400137