本文選題：電吸附除鹽技術(shù)　切入點(diǎn)：復(fù)合改性電極　出處：《蘭州交通大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：淡水資源短缺是全球面臨的一個(gè)嚴(yán)重問題,而面對(duì)淡水資源的危機(jī),我們的主要應(yīng)對(duì)措施有海水、苦咸水淡化以及對(duì)大量生活污水和工業(yè)廢水進(jìn)行處理并回收利用。在此社會(huì)環(huán)境下,電吸附除鹽技術(shù)作為一種新型環(huán)保除鹽方法,具有能耗小、成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),在飲用水凈化,海水、苦咸水淡化(凈化))以及高鹽廢水處理等領(lǐng)域深受關(guān)注,同時(shí)如何增大電吸附除鹽技術(shù)的除鹽效果成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)的目的是通過對(duì)電極材料的復(fù)合改性提高除鹽效果。本實(shí)驗(yàn)主要分為兩個(gè)部分:電極材料的比選改性和電吸附除鹽實(shí)驗(yàn)。電極材料比選改性實(shí)驗(yàn):首先對(duì)比表面積不同的不同型號(hào)活性炭纖維進(jìn)行脫鹽效果的比選,選擇比表面積最大的STF1500型活性炭纖維作為本實(shí)驗(yàn)復(fù)合改性電極的一部分,分別進(jìn)行酸改性,堿改性,金屬鹽改性以及酸和金屬鹽的聯(lián)合改性。利用掃描電子顯微鏡(SEM)分別分析改性后的活性碳纖維表面形貌的改變,通過紅外表征觀察改性后官能團(tuán)的變化情況。主要目的是為電吸附除鹽實(shí)驗(yàn)提供實(shí)驗(yàn)根據(jù)。電吸附除鹽實(shí)驗(yàn):通過自制板式電吸附裝置,采用不同金屬電極板(304不銹鋼板、流量鈦板、釕銥鈦涂層板)復(fù)合不同改性活性碳纖維(硝酸改性、氨水改性、硝酸銀改性及硝酸和硝酸銀的聯(lián)合改性)作為電極,分別研究這12組復(fù)合改性電極對(duì)實(shí)驗(yàn)室模擬鹽水中離子的吸附性能,確定最佳的復(fù)合改性電極材料。對(duì)電吸附脫鹽過程分別進(jìn)行Lagergren準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程、Lagergren準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程以及Weber-Morris方程擬合,研究電吸附過程的脫鹽機(jī)理。隨后采用單因素分析法,探討了實(shí)驗(yàn)電壓、進(jìn)水流量、進(jìn)水鹽濃度對(duì)除鹽效果的影響,確定了最佳實(shí)驗(yàn)工況。最后,以最佳工況參數(shù)為運(yùn)行參數(shù)開展動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該技術(shù)對(duì)模擬鹽水中其他污染物的去除效能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:(1)通過對(duì)比表面積不同的STF1100型、STF1300型、STF1500型活性炭纖維分別復(fù)合不銹鋼板作為電極進(jìn)行電吸附除鹽實(shí)驗(yàn),比選結(jié)果表明STF1500型活性炭纖維對(duì)實(shí)驗(yàn)室模擬鹽水的除鹽效果最好,說明比表面積越大,孔徑越小,除鹽效果越好。(2)利用掃描電子顯微鏡(SEM)分別觀察改性后的活性碳纖維表面形貌,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過不同改性處理后的活性炭纖維表面形貌發(fā)生了不同變化,主要有酸的強(qiáng)氧化性引起的大片燒灼坍塌現(xiàn)象而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化,以及金屬銀離子的附著。(3)對(duì)不同改性后的活性炭纖維進(jìn)行紅外表征,旨在通過觀察其表面官能團(tuán)的變化情況,發(fā)現(xiàn)氨水改性電極材料出現(xiàn)氨基的吸收峰,硝酸改性后材料在含氧官能團(tuán)所在區(qū)吸收峰更加明顯,硝酸銀負(fù)載后材料則主要表現(xiàn)為對(duì)波形的影響,在接近500cm-1時(shí)出現(xiàn)較明顯的吸收峰,這可能與銀離子的引入有關(guān)。(4)對(duì)12組復(fù)合改性電極進(jìn)行的模擬鹽水脫鹽實(shí)驗(yàn)效果表明,鈦板復(fù)合聯(lián)合改性后的活性炭纖維電極為除鹽效果最佳的復(fù)合改性電極,平均除鹽率為37.79%,最大除鹽率為57.33%,其中活性炭纖維的單位體積吸附量為15.379mg/m3·min。這與硝酸對(duì)活性炭纖維結(jié)構(gòu)的改變以及金屬銀離子和鈦元素的附著有關(guān)。(5)動(dòng)力學(xué)方程擬合結(jié)果表明,復(fù)合改性電極電吸附除鹽過程最符合內(nèi)擴(kuò)散模型,Lagergren準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程次之。(6)最佳復(fù)合改性電極在不同工況條件下的脫鹽效果表明,電吸附裝置的除鹽率隨實(shí)驗(yàn)電壓的增大而增大,隨進(jìn)水流量的增大而減小,隨進(jìn)水鹽濃度的增大而減小,其中影響電吸附裝置平均除鹽率因素的主次順序?yàn)?實(shí)驗(yàn)電壓進(jìn)水鹽濃度進(jìn)水流量。(7)最佳復(fù)合改性電極電吸附除鹽裝置對(duì)實(shí)驗(yàn)室模擬鹽水的其他污染物(濁度、氨氮、CODcr)均有較好的去除效果。由此可以看出該復(fù)合改性電極電吸附裝置在苦咸水或高鹽廢水的凈化領(lǐng)域有較好應(yīng)用前景。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O647.3;X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1559531