水處理用多孔炭材料的制備及電吸附性能研究.pdf

1、電吸附技術(shù)(EST)是近幾年來發(fā)展起來的一種水處理技術(shù)，具有能耗低、無二次污染和電極可再生等優(yōu)點(diǎn)。其原理是向電極施加電壓，在電極表面形成雙電層來吸附離子，因此電極材料是電吸附研究的重點(diǎn)。多孔炭材料具有大的比表面積、高的電導(dǎo)率、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)非常適合作為電吸附的電極材料。本論文通過對(duì)活性炭二次活化、使用高比表面積活性炭、用葡萄糖改性RF炭氣凝膠、用不同原料和工藝制備不同比表面積和孔徑分布的炭氣凝膠等手段，研究了電極的比表面積和孔結(jié)構(gòu)對(duì)

2、電吸附性能的影響。具體分為以下三個(gè)部分。
　　 1、用硝酸對(duì)活性炭進(jìn)行去灰分處理，并用水蒸氣進(jìn)行二次活化，將活性炭制成電極，在電吸附裝置中進(jìn)行電吸附測(cè)試。實(shí)驗(yàn)表明，二次活化可以提高活性炭的比表面積和孔容，使得比表面積從961.4 m2/g提高到1227.4 m2/g，并使活性炭的單位吸附量從2.92mg/g提高到4.55mg/g?；罨Ч芑罨瘯r(shí)間和活化溫度共同影響，結(jié)合炭的收率，在850℃下活化1h的效果最好，單位吸附量也最高

3、。并采用比表面積大于2000m2/g的高比表面積活性炭作為電極材料測(cè)試了電吸附性能，比表面積越大電吸附性能越好，比表面積為3367 m2/g的活性炭電吸附性能最高，達(dá)到9.11mg/g，表明比表面積是決定活性炭電極電吸附性能的最重要因素。
　　 2、采用葡萄糖作為致孔劑對(duì)間苯二酚-甲醛體系炭氣凝膠進(jìn)行改性，有機(jī)凝膠經(jīng)過丙酮置換、超臨界干燥和1000℃高溫裂解制成炭氣凝膠。對(duì)炭氣凝膠用SEM和BET進(jìn)行孔結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果表明經(jīng)葡萄糖

4、改性的炭氣凝膠比表面積從403.6 m2/g上升到684.3 m2/g，孔結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化，平均孔徑從20.50 nm下降到10.41 nm.。對(duì)炭氣凝膠進(jìn)行充放電測(cè)試和電吸附測(cè)試，改性炭氣凝膠比電容從70.2 F/g上升到115.2 F/g，但單位吸附量反而從18.5 mg/g下降到16.0 mg/g。這表明對(duì)于以中孔結(jié)構(gòu)為主的炭氣凝膠，孔徑大小也是決定電吸附性能的重要因素。
　　 3、制備苯酚-間苯二酚-甲醛體系和間甲酚-間

5、苯二酚-甲醛體系的炭氣凝膠，制成電極進(jìn)行電吸附測(cè)試，結(jié)果表明比表面積和孔徑共同決定炭氣凝膠的電吸附性能，而通過固含量可以控制炭氣凝膠的比表面積，固含量越高，比表面積和孔徑越大。固含量為40wt％的間甲酚-間苯二酚-甲醛體系的炭氣凝膠具有最大的比表面積(580.9 m2/g)和平均孔徑(7.37nm)，單位吸附量也最高，達(dá)到15.4mg/g。并研究了電壓和濃度等因素對(duì)電吸附的影響，結(jié)果表明電壓?jiǎn)挝晃搅吭酱?，但由于電解的影響，最佳電壓?