论文部分内容阅读
目前,水污染状况日益严重,水体F-和Cu2+离子的污染也越来越受到人们的关注。电吸附技术是一种有效去除水体中无机污染离子的方法,具有吸附容量高、无二次污染,再生方便等优点。本论文利用二氧化钛负载活性炭纤维（TiO2/ACF）作为电极材料,研究电吸附去除水中F和Cu2+的动力学和等温线特征、电压、pH、初始离子浓度和共存离子等对电吸附效果的影响以及电极的再生性能,并初步探讨了该电吸附过程的机制。结果如下：ACF负载Ti02后表面变粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大,孔径集中在中孔范围。表面的Ti02主要以锐钛矿晶型存在。FT-IR的结果指出：Ti02的加入使ACF表面出现了Ti-O-C伸缩振动峰和Ti-O伸缩振动峰,说明Ti02与ACF发生了化学结合作用。ACF和TiO2/ACF的等电点分别为2.94和4.45。循环伏安法、充放电法和交流阻抗法结果显示TiO2/ACF电极比电容大,充放电性能好,电化学性能得到改善。电极除氟结果表明,加电可以提高吸附容量,TiO2/ACF电极对F-离子的电吸附平衡时间为12小时,吸附动力学符合准二级动力学方程。吸附等温线符合Langmuir吸附等温式。处理初始氟离子浓度为4mg-L-1,在2V电压、中性pH和12h的吸附时间时,TiO2/ACF电极的吸附量为1.32mg·g-1.电压、pH、初始氟离子浓度、共存离子均对电吸附过程产生影响。吸附F后,原始ACF和TiO2/ACF电极表面未出现电极腐蚀现象。TiO2/ACF电极表面孔结构发生细微的变化,比表面积、孔体积等略有减小,而平均孔径略有增加。电极对Cu2+离子的吸附效果很好,吸附平衡时间是6h,动力学曲线符合准二级动力学方程,吸附等温线很好的符合Langmuir吸附等温模型。在电压2V、pH为5和吸附时间为8h条件下,处理初始Cu2+离子浓度为50mg·L-1, TiO2/ACF电极的吸附量达到8.75mg·g-1。同样的,各种影响因素均对电吸附过程产生影响。原始ACF和TiO2/ACF电极吸附Cu2+离子后,电极表面未发生腐蚀现象。TiO2/ACF电极比表面积、孔体积和平均孔径几乎未发生变化。对吸附两种离子后的原始ACF和TiO2/ACF电极反接再生,再生效果较好。这说明吸附F离子和Cu2+离子后,活性炭纤维材料的电吸附均具有易于再生,再生效率较高的优点。