改性碳材料作為電容去離子電極的理論模擬及制備.pdf

1、電容去離子技術(shù)(CDI)作為一種高效率、無污染、低成本的海水淡化技術(shù)，近年來由于水資源危機的日益嚴重而受到越來越多的關(guān)注。電容去離子技術(shù)的核心組成部分是電極材料，目前主要以多孔碳基材料作為電容去離子系統(tǒng)的電極，電極材料的性能直接決定著電容去離子系統(tǒng)的脫鹽能力。希望通過理論模擬結(jié)合實驗來研究電極材料親水性和孔結(jié)構(gòu)性能對其脫鹽能力的影響，通過改善電極材料的性能來實現(xiàn)高效率、低能耗含鹽水淡化的目標。
　　本文以修正道南理論和多孔電極理論

2、為基礎(chǔ)建立了改進的循環(huán)式CDI的動力學模型，描述了多孔電極內(nèi)離子傳輸和電荷轉(zhuǎn)移的過程，Stern電容和電極電阻等效厚度等參數(shù)的變化解釋了碳電極材料表面親水性對其脫鹽能力的影響。理論結(jié)果表明，隨著電極材料表面親水性的提高，Stern電容量增大，離子擴散阻力減小，有效孔體積增加，脫鹽能力提高。為了對理論結(jié)果進行驗證，實驗上采用一種綠色方法制備出一系列高親水性活性炭并對其脫鹽性能進行了測試。實驗結(jié)果表明，增強電極材料的親水性對于其脫鹽能力的提

3、高意義重大，這與理論得到的結(jié)果一致。
　　在修正道南理論基礎(chǔ)上對簡化動力學模型進行了改良，并用改良后的動力學模型對電容去離子過程進行描述。Stern電容、總傳輸系數(shù)和有效孔體積的變化解釋了電極材料微孔、介孔含量的增加對其脫鹽能力的影響。理論結(jié)果表明，電極材料微孔、介孔含量的增加和孔徑分布的改善，能夠提高Stern電容、總傳輸系數(shù)和有效孔體積，從而增強其脫鹽能力。為了對理論結(jié)果進行驗證，實驗上采用離子液體為模板法結(jié)合氫氧化鉀活化制備