活性炭负载量对电极电容去离子性能的影响

增大电极比表面积是提高电容去离子效率的方法之一。通过研究活性炭负载量对电极比表面积的影响,探讨了一种提升炭电极电容去离子性能的有效方法。实验结果表明,增加活性炭负载量可有效提升电极比表面积,电极电容最高可达0.56 F/cm2,表现出较好的电容去离子性能。持续增加活性物质虽对电极内电阻影响较小,但不能进一步提高电极吸附表面,比电容急剧下降。优化电极孔隙结构是提升活性炭电极电吸附性能的有效方法。     

电容去离子技术在水处理领域的研究进展

电容去离子(CDI)技术是一种新型的用于脱盐的水处理技术。通过在具有多孔的电极材料两侧施加电压,使溶液中的离子吸附与两侧的电极上达到去除离子的目的。由于电容去离子具有高效、低能耗、无二次污染等特点,已成为水处理领域研究及应用的热门技术。文章概述电容去离子技术的原理,同时介绍了四种常见的电极材料,包括活性炭、有序介孔炭、碳气凝胶和碳纳米管。     

活性炭纤维电极的电容去离子脱盐试验研究

以活性炭纤维为电极材料研制液流式电容去离子模块,考察了电压、进水流量、进水浓度对其脱盐性能的影响。结果表明,活性炭纤维电极用于电容去离子脱盐具有吸附效率高、再生性能好的优点。对活性炭纤维进行载钛改性,改性后的电极单位吸附量提高了31.61%。对于电导率为7.31 mS/cm的电镀反渗透浓水,在21级电容去离子模块串联作用下,离子去除率高达95.21%。处理后的电导率与自来水相近,说明以活性炭纤维为电极的电容去离子技术具有广阔的应用前景。     

活性炭纤维电极的电容去离子脱盐试验研究

以活性炭纤维为电极材料研制液流式电容去离子模块,考察了电压、进水流量、进水浓度对其脱盐性能的影响。结果表明,活性炭纤维电极用于电容去离子脱盐具有吸附效率高、再生性能好的优点。对活性炭纤维进行载钛改性．改性后的电极单位吸附量提高了31．61％。对于电导率为7．31mS／cm的电镀反渗透浓水,在21级电容去离子模块串联作用下．离子去除率高达95．21％。处理后的电导率与自来水相近,说明以活性炭纤维为电极的电容去离子技术具有广阔的应用前景。     

电容吸附去离子方法的研究

电容吸附法脱盐是一种新开发的水处理技术，作者用商品活性炭纤维制成卷式和板式电极。电极间有液体流道，组成电容吸附去离子装置。电极充电时对流出的水进行脱盐。电极吸饱离子后电极短路，排出含高浓度盐分的水。实验的工作曲线与文章报导的结果相似。由于电极电阻较大，且活性炭孔径分布不理想，所以，在能耗和电吸附量上与国外有差距，有待改进。     

活性炭/碳纳米管复合电极电吸附机理研究

按活性炭∶碳纳米管∶PVDF=7.2∶0.8∶2质量比制备活性炭/碳纳米管复合电极,并对其构成的EST模块进行吸附动力学、等温吸附和电迁移拟合研究,分析其吸附机理。结果表明,准一级反应动力学模型和Langmuir模型能够很好的拟合、描述活性炭/碳纳米管复合电极在EST脱盐过程中的吸附机理,说明电吸附速率只与一种反应物的浓度有关且是单离子层吸附,EST吸附过程中离子的电迁移率随迁移时间的变化趋势可以用指数形式的方程很好的拟合。     

活性炭/碳纳米管复合电极电吸附机理研究

按活性炭∶碳纳米管∶PVDF=7.2∶0.8∶2质量比制备活性炭/碳纳米管复合电极,并对其构成的EST模块进行吸附动力学、等温吸附和电迁移拟合研究,分析其吸附机理。结果表明,准一级反应动力学模型和Langmuir模型能够很好的拟合、描述活性炭/碳纳米管复合电极在EST脱盐过程中的吸附机理,说明电吸附速率只与一种反应物的浓度有关且是单离子层吸附,EST吸附过程中离子的电迁移率随迁移时间的变化趋势可以用指数形式的方程很好的拟合。     

不同模式电场增强活性炭电吸附钴(Ⅱ)的研究

自制活性炭电极,施加不同模式电场,探讨其对Co2+电增强吸附行为的影响。考察因素主要包括电压、溶液pH和离子强度。活性炭电极在阴极极化的条件下,交流伏安和方波伏安电场显著提高活性炭的吸附量,而恒电位和常规脉冲极谱无明显增强效果。溶液pH为5～7时,有利于活性炭对Co2+的电吸附。恒电位、常规脉冲极谱和恒电流电场适用于低盐溶液Co2+的吸附,而方波伏安电场适用于去除高盐溶液的Co2+。5种电场对活性炭的电脱附率均大于60%。     

(NH4)2S2O8/AC氧化改性电极材料的制备及性能表征

以煤质活性炭(AC)为研究对象,通过(NH₄)₂S₂O₈氧化改性提高其电吸附性能。将活性炭材料制备成电极并在电容去离子技术(EST)下进行实验,对改性前后活性炭的表面形貌、表面官能团、孔结构变化进行对比分析。结果表明,活性炭经过1.5 mol/L的(NH₄)₂S₂O₈改性后比电容最大;改性后的活性炭电极比电容增大,改性后相比改性前孔容、平均孔径均下降;改性后的材料表面光滑、杂质较少、孔隙结构发达、含氧官能团增多;利用单因素和Box-Behnken响应面法得到改性后材料制备的最佳工艺为：1.59 g的AC在54.22℃下氧化改性4.93 h,电极比电容为259.850 F/g,改性后电极的CV曲线证明由于其含有赝电容从而使电化学性能得到提高。     

活性炭电极电容法脱盐工艺和性能的研究

电容法脱盐技术是以直流电为驱动力,利用电化学双电层充电原理脱盐的方法.本文利用恒压充放电方法,对装置的运行工艺,如施加电压,原水浓度和流速等因素对活性炭电极电吸附容量的影响进行了探讨;同时,对比研究了碱金属和碱土金属氯化物在活性炭电极表面的等电势吸附等温线的差异.结果表明,随施加电压提高,可以提高单位质量活性炭对离子的吸附容量,且0.6～1.5V 范围内,吸附容量与施加电压呈线性增加关系.碱金属和碱土金属离子在活性炭电极表面的平衡吸附容量主要受其水化离子半径影响,即水化离子半径小,所带电荷少的阳离子吸附性能更好,依次为K >Na >Li >Ca2 >Mg2 .     

KOH改性活性炭涂层电极的电容去离子性能研究

用KOH对市售的粉末活性炭进行表面改性。采用BET分析改性前后活性炭的表面结构,并采用活性炭涂层电极构建电容去离子吸附装置,研究改性后电极的去离子效果。研究表明:经过KOH改性后,活性炭的比表面积从519.25 m2/g增加到975.07 m2/g,提高了87.78%,中孔孔容占总孔孔容的百分比提高了48.28%,改性后活性炭的孔隙结构和孔径的分布更有利于溶液中的Na+和Cl-通过,提高了电极的吸附速率。     

聚吡咯修饰活性炭电极的电容去离子应用研究

采用化学氧化法制备了聚吡咯(PPy)/活性炭(AC)复合电极,并通过在制备过程中优化吡咯(py)与AC的质量比,提升复合电极的电容去离子性能.实验结果显示,PPy可有效提升复合电极的比电容,但在活性材料负载量增大时,电极充放电电容快速增大的同时,比电容明显下降;当m(py):m(AC)=0.4:1时,复合电极在高活性物质负载量下仍然显示出较高的充放电电容和比电容,有效提升了复合电极的电容去离子性能.     

活性炭电极对不同阳离子电吸附行为的研究

自制活性炭电极,并用于不同含量的KCl、CdCl_2、CuCl_2和FeCl_3溶液电吸附行为研究.结果表明,多价离子吸附速率和吸附容量大,但脱附率低;单价离子吸附速率和吸附容量小,但脱附率高;同价态离子,离子半径越小的离子越容易被吸附.各离子在活性炭电极上的电吸附,均符合2级动力学方程,速率常数K与电压U关系符合指数函数,在相同电压下,吸附速率常数K(Fe~(3+))>K(Cu~(2+))>K(Cd~(2+))>K(K~+);吸附等温线均符合Langmuir等温式,活性炭电极的最大吸附量q_m与操作电压U线性相关,在相同电压下,活性炭电极的最大吸附容量q_m(Fe~(3+))>q_m(Cu~(2+))>q_m(Cd~(2+))>q_m(K~+).循环伏安和交流阻抗进一步验证了电吸附试验结果.     

碳纳米管/氧化石墨烯复合电极制备及除镉研究

为提高电容去离子技术(CDI)对水中镉离子(Cd~(2+))的去除效率,以氧化石墨烯(GO)为主吸附材料、改性碳纳米管(CNT~*)为次吸附材料兼导电剂制备了复合电极,通过测试比表面积、循环伏安特性曲线可知,当m(氧化石墨烯)∶m(碳纳米管)∶m(聚偏氟乙烯)=7.2∶0.8∶2时,电极的比表面积为391.72 m2/g,比吸附量达到11.25 mg/g,比电容达到142.36 F/g。工作电压为1.2 V、循环流速为20 m L/min、电极板间距为3 mm、电极对数达到4对时,镉的去除率可以达到91.8%。通过动力学分析,准一级动力学模型能较好地描述电极对离子的吸附速率。通过对吸附等温线拟合分析,Langmuir模型的拟合率为98.9%,Freundlich模型的拟合率为99.87%,证明GO/CNT~*电极在CDI去除镉离子中具有较好的效果。     

采用三维电吸附体系处理氰化废水的对比研究

采用三维电吸附体系处理氰化废水,主要对比分析了分别以不锈钢网(M)、活性炭填充不锈钢网(CM)和煤基电极(CB)为阴阳极时废水中氰化物与重金属离子去除率的变化。利用SEM-EDS,XRD对电极形貌及其负载物、沉淀物的组成进行分析表征,进一步探讨了三维电吸附过程的反应机理。研究表明:2 V电压时,三维电极体系的处理效果优于二维体系;以CM为主电极时的处理效果明显优于M与CB,此时废水中CN_T,Cu,Zn,CN~-,SCN~-的去除率均可达70%以上。废水中CN~-,SCN~-及金属氰络合离子的去除是煤基阳极与活性炭粒子电极吸附与电吸附共同作用的结果,同时,阳极表面OH~-氧化分解导致H~+浓度局部增大,使得电场作用下定向迁移至阳极附近的CN~-,SCN~-及金属氰络合离子之间发生的沉淀反应,也是废水中氰化物与重金属离子浓度减小的主要原因之一。XRD分析表明,沉淀物主要由Zn_2Fe(CN)_6,CuSCN,CuCN及Zn(OH)_2等组成。     

HNO3改性活性炭对不同价态离子的电吸附规律

以硝酸改性活性炭为原材料,制备电吸附电极,并研究其对8种常见金属盐离子的吸附特性;分别采用扫描电镜、比表面积及孔径分析仪、红外光谱仪和电化学工作站等对改性前后材料的性能进行表征和分析。结果表明：改性后的活性炭相比于改性前拥有更好的孔隙结构,含氧官能团增多,制备出的电极电化学性能更好;在除盐实验中,制备的电极对价态越高的离子去除速率越快但去除率越低;对于同价态离子,水合离子半径越小时去除速率越快且去除率越高;离子从溶液到电极表面再到活性材料孔道内部的过程,主要为物理吸附过程,也存在较微弱的化学吸附。     

聚吡咯/活性炭复合电极对不同离子电吸附性研究

将小阴离子掺杂聚吡咯/活性炭(PPy/AC)复合电极与常规炭电极组装成非对称离子交换膜电容脱盐(MCDI)单元,研究了其对不同荷电量、水合半径离子的吸附性能差异。结果显示:当复合电极分别作为脱盐单元的正极或负极时,其电容吸附过程的离子尺寸依赖效应差异显著,这应该与复合电极氧化还原过程的孔径尺寸变化有关。     

活性炭电极电容法脱盐工艺和性能的研究

电容法脱盐技术是以直流电为驱动力，利用电化学双电层充电原理脱盐的方法。本文利用恒压充放电方法，对装置的运行工艺，如施加电压，原水浓度和流速等因素对活性炭电极电吸附容量的影响进行了探讨；同时，对比研究了碱金属和碱土金属氯化物在活性炭电极表面的等电势吸附等温线的差异。结果表明，随施加电压提高，可以提高单位质量活性炭对离子的吸附容量，且0．6～1．5V范围内，吸附容量与旖加电压呈线性增加关系。     

ACF电吸附去除盐离子及其选择吸附性研究

采用活性炭纤维作为电极材料,经过盐酸改性后研究其电吸附去除水溶液中盐离子的效果。研究结果表明,工作电压越高去除效率越好;不同盐离子的吸附量与其平衡浓度之间的关系均较好地符合Freundlich等温式,Lagergren准二级动力学方程能很好地描述电吸附过程的整个阶段;含有不同价态的盐离子溶液,价态越高吸附效果越好;而含有同价态的盐溶液,电吸附更偏向选择水合半径小的离子,且价态大于水合半径对电吸附效果的影响。     

载铁改性活性炭纤维电极电吸附水中2,4,6-三氯酚

采用粘胶基活性炭纤维进行浸渍载铁微波改性处理,制得1种含有铁系物的复合电极材料。对改性前后2种电极材料进行物化表征和电化学性能分析,对2,4,6-三氯酚的吸附和电吸附对比,并进行等温吸附和热力学分析。结果表明,载铁改性电极材料优化了孔隙结构,提高了导电性、电容性和离子迁移速度,并且改性电极材料有更好的吸附效果,电吸附去除率提高了约60%。载铁改性电极材料电吸附2,4,6-三氯酚的作用力为偶极力,Fe的络合作用有助于TCP在阳极的电吸附,使电吸附所需的电场力减小,有效降低能耗。