復(fù)合改性電極電吸附除鹽技術(shù)的研究.pdf

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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