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水资源短缺和水环境的污染是困扰社会可持续发展的重大问题,而海水淡化技术则为解决水资源难题提供了有效的解决方案。目前常用的反渗透、闪蒸法和电渗析等水处理技术普遍存在高成本、高能耗和二次污染的问题。因此发展低成本,低能耗和高效率的水处理技术势在必行。电容去离子(Capacitive deionization,CDI)是一种从水溶液中脱除可溶性带电离子的新兴技术方法,在苦咸水淡化、海水脱盐、废水治理等方面有潜在的应用前景。CDI有电容和法拉第反应(赝电容)两种离子存储机理,前者离子通过静电吸附的双电层方式存储在电极孔道内部,以多孔碳作为电极材料。后者则是通过发生在电极表面的快速法拉第反应来存储离子,以过渡金属氧化物为电极材料。CDI脱盐性能与电极材料和离子存储机理息息相关,传统碳材料存在理论吸附量低及电荷效率低等问题,极大限制了该技术的应用范围。因此,本研究中利用氧化物嵌钠电极和活性炭组成非对称电吸附(A-CDI)脱盐装置。以嵌钠电极为负极,通过法拉第反应捕获钠离子;以多孔碳材料为正极,通过双电层来捕获氯离子等。该系统在负极脱盐过程中引入法拉第反应,有望提高系统的脱盐量和电荷效率。本论文主要研究内容如下:1、通过水热法制备了直径200nm,长约4师的棒状介孔材料Na0.7MnO2(NMO)。NMO为正交晶系,属于Pbam群。电化学结果表明在1MNa2SO4溶液中,扫描速率为1mV/s时NMO的比电容为120.09F/g;当电流密度为0.5A/g时,NMO的比电容为49.22F/g。以NMO为负极,活性炭(AC)为正极组成A-CDI,分别在初始电导率为500μS/cm的NaCl、NaNO3、Na2S04溶液中测试其电容脱盐性能。电吸附量分别为0.183、0.178、0.124 mmol/g,由于SO42-电荷数为2,结果归一化后A-CDI对Na2S04的实际吸附量为0.248 mmol/g,实验结果与阴离子的水合半径顺序相一致(SO42-
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