本文主要研究内容
作者付江涛（2019）在《纳米改性复合电极含盐水电容去离子过程与机理研究》一文中研究指出：电容去离子技术(Capacitive Deionization,CDI)发展迅速,是潜在脱盐新技术。CDI是在电场等作用力对带电离子进行驱动,利用电极与电解液之间形成的双电层扑捉,吸附预分离电解液中离子,从而达到离子分离作用。与常规脱盐区别在于,该方法直接作用含盐水中溶质离子,进行质点离子分离。研究中的CDI技术仍存在以下问题限制了其商业应用:第一,以常规双电层电容器(EDLCs)方法制造CDI装置,未考虑CDI脱盐过程中盐溶液的流动特性,以及作为水处理单元具备的特性;第二,将主要研究方向放在如何增大电极活性材料的比表面积上,对CDI脱盐整体性、集流体及亲水特性研究较少;第三,CDI恒电压、恒电流密度等操控条件下的脱盐性能和机理研究较少。针对上述问题,围绕CDI电极集流体纳米改性、CDI电极活性材料前驱体配置、CDI电极与装置构建、CDI脱盐过程中控制参数的优化选择、CDI脱盐过程中恒电压和恒电流密度条件下的吸附和脱附机理、受力情况分析和对比开展研究工作。主要研究内容和结论如下:(1)通过纯铝片碱性刻蚀、镀锌镍合金纳米改性,强化纯铝基材抗腐蚀能力和导电性能。作为集流体的纳米改性铝基材,与活性材料粘附性良好、电极内电阻低。相比超导电炭黑导电剂,采用的改性碳纳米管导电剂,CDI电极电容值提高了42%。优选的电极活性材料配比为活性焦粉、改性碳纳米管、粘结剂PVDF和亲水剂PEG-400的质量比例为:10:0.5:1.3:0.5。按优化比例混合后配置活性材料前驱体,均匀涂覆制备CDI纳米改性铝基集流体电极,并制备了流道优化、电极使用寿命长、扩展性好的CDI装置。(2)通过在CDI脱盐过程中,对单因素和多因素分析,表征了CDI脱盐系统性能。结果表明,在操作电压由0.8V上升至1.6V、进水浓度由100mg/L上升至300mg/L、电极表面的流速在维持在低值1.78cm/h时,有利于提升CDI的脱盐能力。而溶液温度升高,对CDI脱盐性能有负面影响。分离过程中pH维持中性。CDI脱盐过程中,测量含盐溶液pH值随操作电压的变化情况,验证了溶液pH变化的机理。通过对比恒电压和恒电流密度操作条件,发现在恒电流密度条件下,CDI装置获得最低电导率,产水的时间更长。通过多因素分析,表明影响CDI电极吸附离子量的主要因素包括操作电压、操作电流密度和溶液浓度,而电极表面流速等因素影响较小。经过3次的循环试验,CDI复合电极吸附饱和后脱附再生效率达到99%以上。(3)对CDI电极吸附等温线模型、准一级和准二级吸附动力学模型、颗粒内扩散模型、电迁移机理和受力分析的研究,发现Langmuir吸附等温线模型更符合CDI电极吸附NaCl溶液中离子的实际情况。准一级吸附动力学模型能更好的拟合CDI电极在脱盐过程中的吸附过程,颗粒内扩散动力学拟合适用性较差。当其他操作参数不变时,进水盐溶液浓度越高、盐溶液平均离子价数越高、进水流量越高时的产水盐浓度都会相应升高;而CDI的充放电效率越高、电流密度越大时,产水盐浓度会相应下降。分析结果表明电场驱动力在CDI脱盐过程中占主导地位。(4)使用多对电极片和串联多级CDI装置进行脱盐试验,有利于CDI系统整体脱盐能力提高。通过CDI对不同价态离子的选择性吸附能力分析发现,当水合离子半径增大时,水合离子在CDI过程中受的阻力增加,因此其对CDI吸附脱除离子的能力有负面影响。CDI对同类型单价离子的去除能力较多价离子去除能力强,对相同价数的阳离子去除能力较阴离子去除能力强。
Abstract
dian rong qu li zi ji shu (Capacitive Deionization,CDI)fa zhan xun su ,shi qian zai tuo yan xin ji shu 。CDIshi zai dian chang deng zuo yong li dui dai dian li zi jin hang qu dong ,li yong dian ji yu dian jie ye zhi jian xing cheng de shuang dian ceng pu zhuo ,xi fu yu fen li dian jie ye zhong li zi ,cong er da dao li zi fen li zuo yong 。yu chang gui tuo yan ou bie zai yu ,gai fang fa zhi jie zuo yong han yan shui zhong rong zhi li zi ,jin hang zhi dian li zi fen li 。yan jiu zhong de CDIji shu reng cun zai yi xia wen ti xian zhi le ji shang ye ying yong :di yi ,yi chang gui shuang dian ceng dian rong qi (EDLCs)fang fa zhi zao CDIzhuang zhi ,wei kao lv CDItuo yan guo cheng zhong yan rong ye de liu dong te xing ,yi ji zuo wei shui chu li chan yuan ju bei de te xing ;di er ,jiang zhu yao yan jiu fang xiang fang zai ru he zeng da dian ji huo xing cai liao de bi biao mian ji shang ,dui CDItuo yan zheng ti xing 、ji liu ti ji qin shui te xing yan jiu jiao shao ;di san ,CDIheng dian ya 、heng dian liu mi du deng cao kong tiao jian xia de tuo yan xing neng he ji li yan jiu jiao shao 。zhen dui shang shu wen ti ,wei rao CDIdian ji ji liu ti na mi gai xing 、CDIdian ji huo xing cai liao qian qu ti pei zhi 、CDIdian ji yu zhuang zhi gou jian 、CDItuo yan guo cheng zhong kong zhi can shu de you hua shua ze 、CDItuo yan guo cheng zhong heng dian ya he heng dian liu mi du tiao jian xia de xi fu he tuo fu ji li 、shou li qing kuang fen xi he dui bi kai zhan yan jiu gong zuo 。zhu yao yan jiu nei rong he jie lun ru xia :(1)tong guo chun lv pian jian xing ke shi 、du xin nie ge jin na mi gai xing ,jiang hua chun lv ji cai kang fu shi neng li he dao dian xing neng 。zuo wei ji liu ti de na mi gai xing lv ji cai ,yu huo xing cai liao nian fu xing liang hao 、dian ji nei dian zu di 。xiang bi chao dao dian tan hei dao dian ji ,cai yong de gai xing tan na mi guan dao dian ji ,CDIdian ji dian rong zhi di gao le 42%。you shua de dian ji huo xing cai liao pei bi wei huo xing jiao fen 、gai xing tan na mi guan 、nian jie ji PVDFhe qin shui ji PEG-400de zhi liang bi li wei :10:0.5:1.3:0.5。an you hua bi li hun ge hou pei zhi huo xing cai liao qian qu ti ,jun yun tu fu zhi bei CDIna mi gai xing lv ji ji liu ti dian ji ,bing zhi bei le liu dao you hua 、dian ji shi yong shou ming chang 、kuo zhan xing hao de CDIzhuang zhi 。(2)tong guo zai CDItuo yan guo cheng zhong ,dui chan yin su he duo yin su fen xi ,biao zheng le CDItuo yan ji tong xing neng 。jie guo biao ming ,zai cao zuo dian ya you 0.8Vshang sheng zhi 1.6V、jin shui nong du you 100mg/Lshang sheng zhi 300mg/L、dian ji biao mian de liu su zai wei chi zai di zhi 1.78cm/hshi ,you li yu di sheng CDIde tuo yan neng li 。er rong ye wen du sheng gao ,dui CDItuo yan xing neng you fu mian ying xiang 。fen li guo cheng zhong pHwei chi zhong xing 。CDItuo yan guo cheng zhong ,ce liang han yan rong ye pHzhi sui cao zuo dian ya de bian hua qing kuang ,yan zheng le rong ye pHbian hua de ji li 。tong guo dui bi heng dian ya he heng dian liu mi du cao zuo tiao jian ,fa xian zai heng dian liu mi du tiao jian xia ,CDIzhuang zhi huo de zui di dian dao lv ,chan shui de shi jian geng chang 。tong guo duo yin su fen xi ,biao ming ying xiang CDIdian ji xi fu li zi liang de zhu yao yin su bao gua cao zuo dian ya 、cao zuo dian liu mi du he rong ye nong du ,er dian ji biao mian liu su deng yin su ying xiang jiao xiao 。jing guo 3ci de xun huan shi yan ,CDIfu ge dian ji xi fu bao he hou tuo fu zai sheng xiao lv da dao 99%yi shang 。(3)dui CDIdian ji xi fu deng wen xian mo xing 、zhun yi ji he zhun er ji xi fu dong li xue mo xing 、ke li nei kuo san mo xing 、dian qian yi ji li he shou li fen xi de yan jiu ,fa xian Langmuirxi fu deng wen xian mo xing geng fu ge CDIdian ji xi fu NaClrong ye zhong li zi de shi ji qing kuang 。zhun yi ji xi fu dong li xue mo xing neng geng hao de ni ge CDIdian ji zai tuo yan guo cheng zhong de xi fu guo cheng ,ke li nei kuo san dong li xue ni ge kuo yong xing jiao cha 。dang ji ta cao zuo can shu bu bian shi ,jin shui yan rong ye nong du yue gao 、yan rong ye ping jun li zi jia shu yue gao 、jin shui liu liang yue gao shi de chan shui yan nong du dou hui xiang ying sheng gao ;er CDIde chong fang dian xiao lv yue gao 、dian liu mi du yue da shi ,chan shui yan nong du hui xiang ying xia jiang 。fen xi jie guo biao ming dian chang qu dong li zai CDItuo yan guo cheng zhong zhan zhu dao de wei 。(4)shi yong duo dui dian ji pian he chuan lian duo ji CDIzhuang zhi jin hang tuo yan shi yan ,you li yu CDIji tong zheng ti tuo yan neng li di gao 。tong guo CDIdui bu tong jia tai li zi de shua ze xing xi fu neng li fen xi fa xian ,dang shui ge li zi ban jing zeng da shi ,shui ge li zi zai CDIguo cheng zhong shou de zu li zeng jia ,yin ci ji dui CDIxi fu tuo chu li zi de neng li you fu mian ying xiang 。CDIdui tong lei xing chan jia li zi de qu chu neng li jiao duo jia li zi qu chu neng li jiang ,dui xiang tong jia shu de yang li zi qu chu neng li jiao yin li zi qu chu neng li jiang 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自武汉科技大学的付江涛，发表于刊物武汉科技大学2019-07-16论文，是一篇关于电容去离子论文,脱盐论文,纳米改性论文,活性焦论文,复合电极论文,武汉科技大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自武汉科技大学2019-07-16论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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