活性炭电极制备、改性及其电容除盐的应用研究

来源 :北京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dwddKTV
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着世界水污染的加重和人口的不断增长,电容去离子技术(Capacitive Desalination,CDI)作为兴起的一种具有低能耗、无二次污染的水处理技,受到了越来越多的关注。在CDI单元中,电极在施加电压后将会吸附盐溶液中离子,离子会储存在电极表面,形成双电层。当电极吸附饱和后,将电极短接,离子释放到溶液中去,从而使得电极再生。其中电极材料是电容除盐技术中的关键,有许多碳材料都被应用于电除盐技术中,如活性炭(AC)、碳纳米管(CNT)、碳纤维(CNFs)、碳气凝胶与石墨烯。在这些材料中,活性炭可大规模成产,且其稳定性良好和成本低廉,是实现CDI工业化最好的碳材料的选择。然而,制备出具有高稳定性,高比表面积与高导电性的活性炭电极对实际应用来说仍然一个挑战。采用新型有机无机混合粘结剂制备活性炭电极。引进了一种新型的硅酸盐粘结剂来克服传统有机粘结剂在制备活性炭电极中的缺点。我们发现在树脂有机粘结剂中引入硅酸盐粘结剂可以明显提高电极机械稳定性、减小刚性,提高电极耐水性能。制备的活性炭电极电容为52 F·g-1,在初始电导率为2000μS·cm-1的Na Cl溶液中,其除盐量为14.6 mg·g-1。由于提高了电极的柔韧性与稳定性,我们制备了一个平行圆盘CDI器件(包含60片电极,每片电极的面积为177 cm2),可以以10 L·h-1的速度处理盐水。在活性炭电极上整体生长碳纳米管网络结构,制备高导电、高除盐量、高除盐速率的碳电极。采用负压CVD的方法,乙醇作为碳源,在整块活性炭电极上生长了错综复杂的碳纳米管网络结构,提高了活性炭电极的导电性、电子传输速率与其电除盐容量。所得碳电极EIS图谱显示其电荷转移电阻为0.02Ω,表明其电荷转移速率快于物质传输速率,具有良好的吸附速率。在0.5 M Na Cl溶液中电容为83.7 F·g-1。在初始电导率为2000μS·cm-1的Na Cl溶液中,其除盐量为15.6 mg·g-1,电流效率达到了82%,整个除盐周期为90 min,表现出极高的电容除盐容量与低电能损耗性能。在运行了60个周期后,除盐量与除盐速率都没有发生明显变化,具有良好电极稳定性。以上工作为制备高机械性能、高除盐容量、高除盐速率的活性炭电极提供了一种有效可行的方法,在电容除盐系统中具有极其重要的应用价值,加快了CDI技术在实际应用中的进程。
其他文献
高脉冲能量亚纳秒固态激光器在激光诱导周期性表面微结构,材料加工处理,激波点火装置,非线性光学,生物医疗等领域有着十分广泛的应用及前景。特别是在加工处理领域,百皮秒、
随着中国制造2025和供给侧改革的实施和推进,我国的加工制造逐渐向智能化、网络化和无人化的生产模式转变。国内高铁无缝线路建设中的钢轨焊接技术尽管有着较好基础,但不管是焊接生产线装备数字化,还是生产车间的网络化管理,与无人化焊接车间的要求还存在较大差距,为此,开展焊轨车间的无人化生产技术研究有利于提升高铁建设中钢轨焊接的整体技术水平。在查阅相关文献和对国内主要焊轨基地之一——成都焊轨基地焊轨生产线调
交通拥堵是城市发展的必然产物,也是制约城市发展的瓶颈,由于道路资源有限,要解决交通拥堵问题需要从交通需求入手。采取合理有效的交通需求管理措施,能调整、转化城市交通出行需求,有效缓解交通拥堵。HOV车道作为措施之一,通过为多乘员车辆预留专用车道,为其提供更好的运行条件,鼓励合乘拼车,从而达到缓解交通拥堵的目的。而国内某些城市设置HOV车道后,发现道路运行情况未得到较大改善。基于此,本论文开展如下研究
随着人们生活水平的提高,低端型产业对生态环境的影响日益增加,人们对于低端型产业的清理问题越来越重视,对低端型产业的清退和转型政策选择及战略实施研究具有十分重要的意
随着城市化进程的加速推进,原有的交通工具如公交、小汽车等已不能满足居民日益增长的出行需求,轨道交通以其速度快、运量大、节能等特点逐步取代原有交通工具,尤其是地铁现已成为各地公共交通领域的主力军。付费区是地铁站厅层内的密闭空间,也是进出站客流首要的交汇场所,由于受空间限制、客流压力的共同影响,该区域容易发生踩踏等伤亡事故,对乘客的人身财产安全产生巨大冲击。因此明确进站乘客在付费区内的设施选择机理,制
近年来,我国城市公共交通快速发展,政府大力投资建设基础设施,并购置先进的运营设备。智能交通系统不仅为公共交通系统提供各种控制管理与交通信息服务,还产生了大量数据。挖
随着快递物流产业的高速发展,铁路货运模式的转变,当今高速铁路货运动车组列车加速投入设计,其下线运行指日可待,但目前既有高速铁路设施设备以满足客运为主,难以实现规模化货物运输,且各铁路枢纽内没有健全的货物运输作业地点,因此,关于枢纽内货运动车组货物作业地点的研究迫在眉睫。本文通过资料搜集、经验总结等方法提出关于枢纽内货运动车组作业地点选择的方法,希望对今后高铁货运货物作业专用地点的选择带来一定作用。
在“互联网+”的时代背景下,各种教育资源层出不穷,为学习者提供了更多选择。学习这一活动也逐渐走向教育性与趣味性的结合。网络影视课件就是一个典型的例子。它是以教育为
如何保证城市轨道交通运输系统在突发客流条件下的安全高效运营是管理部门高度关注的问题。本文在分析轨道交通突发客流基本特点及形成原因的基础上,以大型活动散场所引起的轨道交通突发客流为研究对象,基于历史数据研究突发客流时空分布规律,建立突发客流流动量化模型研究消散传播影响因素,总结了适用于突发客流轨道交通需求的总量推算方法,构建了基于元胞自动机的城市轨道交通客流传播仿真模型,并通过实际案例仿真,研究了突
敢于自我革命,是中国共产党所具有的独特品质,也是我们党与其他政党相比所具有的显著特点和优势。回望近百年来中国共产党的建党历程,系统回顾党自我革命的实践探索,深刻总结其科学应对的经验启示,对党执政能力的提高、领导地位的稳定、我国社会革命和党的建设的发展具有许多借鉴意义。本文试图从自我革命的视角出发,着重分析新中国成立初期党自我革命的依据与相关的实践活动,从中汲取经验,为加强党的新的伟大工程建设和进一