【摘要】：本論文采用電容去離子技術,研究陽離子表面活性劑改性活性炭電極對地下水中的砷的吸附影響。先比較了不同種類活性炭電極的電化學性能和對砷離子的去除率,發(fā)現(xiàn)比表面積較高的粉末活性炭(PAC)所制備的電極對砷離子的去除率和電化學性能均優(yōu)于椰殼基活性炭(YK-AC)、木質基活性炭(MZAC)、礦物質基活性炭(KWZ-AC)所制備的電極,說明粉末活性炭(PAC)更適合用來作為CDI電極的原材料。根據比選結果,可知粉末活性炭PAC所制備的電極性能更佳。在此基礎上,繼續(xù)研究了KOH、CPC、CTAC對PAC電極電化學性能的影響。實驗結果表明,KOH-PAC-3M/3h電極在KOH改性PAC電極中,比電容最高,較未改性PAC電極(46 F/g),電極比電容提升37%。CTAC-PAC-1mm/12h電極在CTAC改性PAC電極中,比電容最高,較未改性PAC電極(46 F/g),電極比電容提升45%。CPC-PAC-1mm/5h電極在CPC改性PAC電極中,比電容最高,較未改性PAC電極(46 F/g),電極比電容提升38%。為了進一步提升改性活性炭電極的電化學性能,在電極制備過程中添加不同含量的導電炭黑(CB)和聚偏氟二乙烯(PVDF),研究電極制備比例(CB/PVDF/AC)對KOH-PAC-3M/3h、CP C-PAC-1mm/5h、CTAC-PAC-1mm/12h電極的電化學性能影響。實驗結果表明,按CB/PVDF/KOH-PAC=15/10/75,CB/PVDF/CPC-PAC=15/5/80,CB/PVDF/CTA C-PAC=15/5/80比例所制備的改性活性炭電極電化學性能最好,其電極比電容較未改性的PAC電極(46 F/g),分別上升143%、169%、143%,電極電化學性能較未調整電極制備比例前,性能大幅上升。在砷吸附實驗中,CB/PVDF/CPC-PAC-15/5/80、CB/PVDF/CTAC-PAC-15/5/80電極對砷離子的去除率較PAC電極,均提升29%,說明經陽離子改性劑改性及電極制備比例調整,電極比電容和電極對砷的去除率均有提升。CB/PVDF/KOH-PAC-15/10/75電極對砷離子的去除率較PAC電極下降,說明經KOH改性及電極制備比例調整,電極比電容大幅上升,但電極對砷的去除率卻出現(xiàn)下降。綜合比較其電極性能,可知CB/PVDF/CPC-PAC-15/5/80電極對砷離子的吸附效果和電化學性能均優(yōu)于CB/PVD F/KOH-PAC-15/10/75電極和CB/PVDF/CTAC-PAC-15/5/80電極,且電極穩(wěn)定性較好,適合用來作為CDI電極。根據比選結果,可知CB/PVDF/CPC-PAC-15/5/80電極性能最好。將CB/P VDF/CPC-PAC-15/5/80電極,組裝成CDI組件,研究CDI的操作條件對電極除砷性能的影響。實驗結果表明,在進水As(III,V)濃度100μg/L,運行流量5mL/min;電極間距2 mm;操作電壓1.8 V時,電極對水中砷離子的去除率最高,達93%,出水砷濃度控制在10μg/L以下,符合生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749-2006)中關于砷濃度的限定。
【圖文】：

（YK-AC）電極、礦物質基活性炭（KWZ-AC）電極、粉末活性炭（PAC）電極的在掃描速率為 0.002 V/s 下的電極比電容。由圖3.1和圖3.2結果可知，KWZ-AC、MZ-AC、YK-AC、PAC電極在0.002V/s掃描電壓下的比電容分別為 0.37 F/g、1.7 F/g、3.4 F/g、46 F/g，PAC 活性炭電極的比電容遠高于 KWZ-AC、MZ-AC、YK-AC 電極。而電極擁有的比電容越大就意味著活性炭電極孔洞內可以容納的離子越多，電極對離子的吸附量就越大，說明 PAC 活性炭電極在做陽極時對陰離子的吸附量高于其他 3 種活性炭電

（YK-AC）電極、礦物質基活性炭（KWZ-AC）電極、粉末活性炭（PAC）電極的在掃描速率為 0.002 V/s 下的電極比電容。由圖3.1和圖3.2結果可知，，KWZ-AC、MZ-AC、YK-AC、PAC電極在0.002V/s掃描電壓下的比電容分別為 0.37 F/g、1.7 F/g、3.4 F/g、46 F/g，PAC 活性炭電極的比電容遠高于 KWZ-AC、MZ-AC、YK-AC 電極。而電極擁有的比電容越大就意味著活性炭電極孔洞內可以容納的離子越多，電極對離子的吸附量就越大，說明 PAC 活性炭電極在做陽極時對陰離子的吸附量高于其他 3 種活性炭電
【學位授予單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ424.1;X523

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本文編號：2648032