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文檔簡介
1、電容法脫鹽(CDI)技術是利用一對具有高比電容的電極,通過交替進行的吸附/脫附過程實現原料液淡化的新型脫鹽技術。本文重點開展了新型復合材料電極的實用化涂敷成型、電極配置方式優(yōu)化以及成型電極環(huán)境耐受性和脫鹽穩(wěn)定性測試等研究,對推進CDI技術實用化開發(fā)具有重要實用價值。
本文首先采用化學氧化法制備了無摻雜離子的聚吡咯/碳納米管(PPy/CNT)復合電極材料,并利用涂敷法放大化制備了較大尺寸規(guī)格的PPy/CNT電極樣件(80×160
2、mm),重點考察了干燥溫度對電極表面成型和性能均勻性的影響規(guī)律。結果表明,當干燥溫度恒定為40℃,干燥時間為8h時,PPy/CNT電極表面成型良好,其比電容和比吸附量性能均達到最優(yōu),分別可達180.86F/g和89.76mg/g,與相同條件下的小型樣件(25×45mm)保持一致。
其次,選用鹽酸(HCl)和十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)為摻雜劑,采用最優(yōu)放大化涂敷工藝制備了不同摻雜離子的PPy-Cl/CNT電極和PPy-DBS/
3、CNT電極以及碳納米管(CNT)電極,重點考察了由上述三種電極構成的七種配置方式對 CDI組件電勢分布、飽和吸附特性和循環(huán)脫鹽穩(wěn)定性的影響規(guī)律,并從電極零電荷電勢角度進行了原因分析。結果表明,當 PPy-Cl/CNT電極為正極及PPy-DBS/CNT電極為負極時,正負電極的零電荷電勢均位于各自的電極工作區(qū)以外,兩電極間的電勢推動力損失為0 Vvs.SCE,對應的CDI組件(Cell Cl-DBS)的比吸附量達到最大值92.75mg/g且
4、脫鹽穩(wěn)定性較好。
本文還在最佳電極配置方式的基礎上,考察了溶液環(huán)境酸性條件、堿性條件和溫度條件對電極的結構穩(wěn)定性、電化學和脫鹽穩(wěn)定性的影響規(guī)律,并在最適宜的溶液環(huán)境條件下,測試評價了電極的長周期循環(huán)脫鹽穩(wěn)定性。結果表明,電極的環(huán)境適用范圍為溶液pH=6~8,溶液溫度為5~25℃,在此條件下,正負電極的比電容和比吸附量可分別高于165F/g和73mg/g,且100次循環(huán)伏安掃描后歸一化電容的衰減率和20次脫鹽循環(huán)后歸一化吸附量的
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