復合改性電極電吸附除鹽技術的研究.pdf

1、淡水資源短缺是全球面臨的一個嚴重問題，而面對淡水資源的危機，我們的主要應對措施有海水、苦咸水淡化以及對大量生活污水和工業(yè)廢水進行處理并回收利用。在此社會環(huán)境下，電吸附除鹽技術作為一種新型環(huán)保除鹽方法，具有能耗小、成本低、設備簡單的優(yōu)點，在飲用水凈化，海水、苦咸水淡化（凈化））以及高鹽廢水處理等領域深受關注，同時如何增大電吸附除鹽技術的除鹽效果成為當下的研究熱點。本實驗的目的是通過對電極材料的復合改性提高除鹽效果。
　　本實驗主要分

2、為兩個部分:電極材料的比選改性和電吸附除鹽實驗。
　　電極材料比選改性實驗:首先對比表面積不同的不同型號活性炭纖維進行脫鹽效果的比選，選擇比表面積最大的STF1500型活性炭纖維作為本實驗復合改性電極的一部分，分別進行酸改性，堿改性，金屬鹽改性以及酸和金屬鹽的聯合改性。利用掃描電子顯微鏡(SEM)分別分析改性后的活性碳纖維表面形貌的改變，通過紅外表征觀察改性后官能團的變化情況。主要目的是為電吸附除鹽實驗提供實驗根據。
　　電

3、吸附除鹽實驗:通過自制板式電吸附裝置，采用不同金屬電極板（304不銹鋼板、流量鈦板、釕銥鈦涂層板）復合不同改性活性碳纖維（硝酸改性、氨水改性、硝酸銀改性及硝酸和硝酸銀的聯合改性）作為電極，分別研究這12組復合改性電極對實驗室模擬鹽水中離子的吸附性能，確定最佳的復合改性電極材料。對電吸附脫鹽過程分別進行Lagergren準一級動力學方程、Lagergren準二級動力學方程以及Weber-Morris方程擬合，研究電吸附過程的脫鹽機理。隨后

4、采用單因素分析法，探討了實驗電壓、進水流量、進水鹽濃度對除鹽效果的影響，確定了最佳實驗工況。最后，以最佳工況參數為運行參數開展動態(tài)模擬實驗，驗證了該技術對模擬鹽水中其他污染物的去除效能。
　　實驗結果如下:
　　(1)通過對比表面積不同的STF1100型、STF1300型、STF1500型活性炭纖維分別復合不銹鋼板作為電極進行電吸附除鹽實驗，比選結果表明STF1500型活性炭纖維對實驗室模擬鹽水的除鹽效果最好，說明比表面積越

5、大，孔徑越小，除鹽效果越好。
　　(2)利用掃描電子顯微鏡(SEM)分別觀察改性后的活性碳纖維表面形貌，發(fā)現經過不同改性處理后的活性炭纖維表面形貌發(fā)生了不同變化，主要有酸的強氧化性引起的大片燒灼坍塌現象而導致結構發(fā)生的變化，以及金屬銀離子的附著。
　　(3)對不同改性后的活性炭纖維進行紅外表征，旨在通過觀察其表面官能團的變化情況，發(fā)現氨水改性電極材料出現氨基的吸收峰，硝酸改性后材料在含氧官能團所在區(qū)吸收峰更加明顯，硝酸銀負載

6、后材料則主要表現為對波形的影響，在接近500cm-1時出現較明顯的吸收峰，這可能與銀離子的引入有關。
　　(4)對12組復合改性電極進行的模擬鹽水脫鹽實驗效果表明，鈦板復合聯合改性后的活性炭纖維電極為除鹽效果最佳的復合改性電極，平均除鹽率為37.79％，最大除鹽率為57.33％，其中活性炭纖維的單位體積吸附量為15.379mg/m3·min。這與硝酸對活性炭纖維結構的改變以及金屬銀離子和鈦元素的附著有關。
　　(5)動力學方

7、程擬合結果表明，復合改性電極電吸附除鹽過程最符合內擴散模型，Lagergren準二級動力學方程次之。
　　(6)最佳復合改性電極在不同工況條件下的脫鹽效果表明，電吸附裝置的除鹽率隨實驗電壓的增大而增大，隨進水流量的增大而減小，隨進水鹽濃度的增大而減小，其中影響電吸附裝置平均除鹽率因素的主次順序為:實驗電壓＞進水鹽濃度＞進水流量。
　　(7)最佳復合改性電極電吸附除鹽裝置對實驗室模擬鹽水的其他污染物(濁度、氨氮、CODcr)均