多孔炭材料的制備及其電容法脫鹽性能研究.pdf

1、當(dāng)前由于環(huán)境污染嚴(yán)重、能源消耗加劇，人們對(duì)淡水資源的需求與日俱增，全球淡水資源正在逐年減少，大力開(kāi)發(fā)海水淡化技術(shù)對(duì)于緩解現(xiàn)有淡水資源的消耗具有很重要意義。傳統(tǒng)的蒸餾、反滲透、電滲析等海水淡化方法是以消耗大量能源為代價(jià)的，生產(chǎn)成本較高，積極開(kāi)發(fā)能耗低、環(huán)境友好型的海水淡化新方法已迫在眉睫。電容法脫鹽或電容去離子(CDI)技術(shù)是一種新興的海水淡化技術(shù)，由于其具有能源消耗小、無(wú)二次污染、可循環(huán)利用等特點(diǎn)在海水淡化技術(shù)中顯示出較好的前景。美國(guó)的

2、Biosource、加拿大的Enpar和中國(guó)常州的愛(ài)思特等多家公司已生產(chǎn)出了電容法脫鹽產(chǎn)品。在CDI的核心電極材料中，多孔炭材料由于具有良好的存儲(chǔ)容量和優(yōu)異的離子、電子傳遞性能使其得到廣泛應(yīng)用。尋找電導(dǎo)率高、比表面積大、孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)孔徑分布合適、比容量高、循環(huán)利用率高等性能優(yōu)異的電極材料是CDI技術(shù)中的研究重點(diǎn)。
　　本課題分別制備了竹基活性炭及其改性材料（不同比例的二氧化錳摻雜與石墨烯復(fù)合）、炭氣凝膠等多孔炭，同時(shí)自制了電容法脫鹽

3、實(shí)驗(yàn)裝置，考察了不同電極材料脫鹽效果的區(qū)別，討論了電容法脫鹽技術(shù)中裝置的操作因素影響。經(jīng)過(guò)BET測(cè)試發(fā)現(xiàn)，竹基活性炭具有1747m2g-1的比表面積和2nm左右的孔徑分布。通過(guò)共沉淀的方法分別制備了不同比例（wt1％、wt5％、wt10％、wt20％）二氧化錳摻雜的竹基活性炭，在恒流充放電測(cè)試中wt1％二氧化錳摻雜的竹基活性炭的比電容最高，達(dá)到了209F·g-1，在脫鹽測(cè)試中，其脫鹽效果達(dá)到10.30mg·g-1，脫除率為19.0％，具

4、有很好的淡化鹽水的效果。不同比例（wt1％、wt5％、wt10％、wt20％）石墨烯復(fù)合的竹基活性炭電極材料在石墨烯含量wt5％時(shí)，恒流充放電測(cè)試中具有很好的循環(huán)充放性能，比電容為121 F·g-1，在循環(huán)伏安測(cè)試中表現(xiàn)出了很好的雙電層電容性能，在電容法脫鹽測(cè)試中，其脫鹽效果達(dá)到9.70mg·g-1。在制備的兩種不同孔徑的炭氣凝膠的電容法測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，孔徑較大(19.6nm)的樣品CRF300-20比較小的(9.8nm)具有更好的脫鹽效果