活性炭纤维对于离子的电吸附选择性能研究
竹炭基活性炭电容去离子性能的研究
竹 炭 基 活 性 炭 电容去 离 子性 能 的研 究
张 玲 ， 郭 苏 丽 ， 曹 忠 ， 夏 畅 斌
（ 沙 理 工 大 学 化 学 与生 物 工程 学 院 ，湖 南 长沙 ４ ０ ０ ） 长 １０ ４
摘要 ： 电容去 离子技术 可以通过施加静 电场 ， 强制离子向带有相反电荷的电极迁移 ， 使其被 电极表 面产 生 的双 电层吸附并从溶液 中去 除 ， 而达到水净化 的 目的． 从 以活性 炭作 电极 材料制备 了电容去 离子模拟 装
仪 器公 司） 箱式 电阻炉 （ Ｘ ４—１ ； Ｓ ２— ０型 ， 阳市节 沈 能 电炉 厂 ） ．
荷 的 电极迁 移 ， 其被 电极 表 面产 生 的双 电层 吸附 使 并 从溶 液 中去 除 ， 而 达 到 水 净 化 的 目的． 超 级 从 该 电容器 的水 净 化 性 能 受 电 极 材 料 、 理 水 流 速 、 处 处
理 水 量 、 极 片 距 离 及 电 极 片 对 数 等 因 素 的 影 电
响¨ ，］ 活性炭 具 有 高 比表 面积 、 附能 力 强 等 卜 ． 吸 优 点 ， 材料 易得 、 且 成本 较低 ， 用 于 制备 性 能 优 良 可
的 电容去 离子 电极 ．
１ ３ 活性炭 电极片 的制 备 ．
２１ ０ ０年 １ １月 第３ ３卷 第 ６期
四川 师 范 大 学 学 报 （ 自然科 学 版 ） Ｊｕ ｏ ｍ￣ ｏ ｉｈａ ｏ ｌＵ ｉｅ ｉ （ ａｕａ Ｓ ｉ ｃ ） ｆ ｃｕｎＮ ｒ ｎｖｍｔ Ｎ ｔ ｌ ｃ ｎｅ Ｓ ｍａ ｙ ｒ ｅ
ＮＯ ．，０１ Ｖ ２ ０ Ｖｏ ＿ ３． ｌ ３ Ｎｏ． ６
１ 实 验 部 分
１１ 试 剂 ． 竹 炭 基 高 比表 面 积 活 性 炭 （ 实 验 室 本
活性炭纤维的吸附效果研究及在空气净化方面应用
活性炭纤维的吸附效果研究及在空气净化方面应用江苏省卫生防疫站 张秀珍 李延平 徐强 匡国正 吴玉珍南京大学 刘文菁 摘要 介绍了活性炭纤维的特性、用途。
以及对活性炭纤维进行了吸附效果的实验研究。
结果表明,活性炭纤维因其比表面积大,微孔丰富,阻力小使气体或液体容易通过而对有机物具有较高的平衡吸附容量和良好的吸附能力。
本文还叙述了活性炭纤维在空气净化方面的功用。
关键词 活性炭纤维 有机物 平衡吸附 空气 净化 活性炭纤维含炭量高,比表面积大,微孔丰富,孔径分布高,是近几十年来迅速发展起来的一种新型高效材料,具有优异的结构与性能特征。
由于活性炭纤维的外表面积、比表面积均比颗粒活性炭大,所以其吸附速度和解吸速度也比颗粒活性炭大得多。
同时因阻力小,气体或液体易于通过,所以作为活性炭的新品种正在扩大其应用范围(1)。
如用于空气净化器和空调器方面对室内空气中有害气体的吸附以及用于家用净水器来改善饮用水水质等,正日益引起人们的重视。
1 活性炭纤维的特性与用途活性炭纤维是从有机纤维制造的,合成纤维或天然纤维是其原始原料。
对活性炭纤维优劣的评价基本上由吸附力,吸附容量和吸附速率等因素进行的,而这些因素依赖于活性炭纤维的表面特性。
表面特性有物理的(微孔容量,比表面积,微孔构造)和化学的(官能团作用),吸附容量和吸附速率依赖于物理特性,吸附力依赖于表面的化学特性(2-4)。
活性炭纤维的吸附性能首先表现在其微观结构。
活性炭纤维的微孔全部位于其表面,其孔径又比活性炭的孔径几乎小一倍,有的甚至一倍多。
故所有的孔均很容易产生毛细血管凝聚作用,吸附质的分子容易凝聚于微孔中,不易蒸发出去,因而提高了吸附效能。
(4)活性炭纤维对于苯酚、丁烷、氰化氢、硫化氢、二氧化氮、氨、甲醛等污染物的吸附极为有效(2)。
本文对甲苯、氨、甲醛进行了吸附试验。
1.1 试验样品的选择 根据本课题的要求,选择了两种活性炭纤维,分别为工业碳制成的活性炭纤维与天然植物制成的活性炭纤维。
电容吸附去离子方法的研究
图 １ 板式电容去离子装置 Ｆｉｇ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｐｌａｔｅ－ｔｙｐｅ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｄｅｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ
钛板的作用是将电流传导到活性炭纤维上，活 性炭纤维间的聚丙烯网和无纺布的作用是使流体在 其中通过，又不使正负电极相互接触而短路。
卷式电吸附装置是将炭纤维、膨胀石墨、聚丙烯 网剪成长条型，中间的膨胀石墨板留出一端高于碳 纤维，作为导电耳。按以上次序叠起来作为一组，再 将活性碳纤维、膨胀石墨板（置于维维层中间）和聚 丙烯网叠起来作为另一组。把两组电极卷起来，卷 紧，外面再用封箱带包裹，使不松散，如此卷成适当 大小，装于聚氯乙烯园筒容器中，密封，留出膨胀石 墨的导电耳，液体从上面进、下面出。
表 １ 板式电极试验结果数据 Ｔａｂｌｅ １ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｐｌａｔｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ
项目
板式并联
板式串联
总通电量（Ａ·ｓ） 电吸附离子量（ｍｏｌ） 吸附离子的电量（Ａ·ｓ）
电流效率（％） 活性炭纤维总重（ｇ） 电吸附比容量（ｍｍｏｌ／ｇ） 吸附离子的面积（ｃｍ２） 吸附离子的比表面（ｍ２／ｇ）
莫剑雄，电容吸附去离子方法的研究
２１
观察到，所以只要有足够大的表面积，就可吸附足够
多的离子［３］。
１．３ 与离子交换法比较
电容吸附材料是一种导电体，通过施加外加电
流，使其带有正电或带有负电来吸负离子或正离子，
并通过短路使电场消失或充以反电流，使原吸附的离
子脱离电极的双电层从而使吸附材料再生，所以与离
本试验用低于800炭化末形成石墨化结构的3mm厚的活性炭纤维毡所以电极电阻大?利于离子在孔隙中的质?传递和电荷传递电极施加电压时电?线集中在电极表面为了使深层中的炭纤维也发挥电吸附作用使电吸附离子?增大实验时每对电极达到45v电流大部分消耗在副反应上表1显示电吸附离子?大时电流效率就下降
活性碳纤维对模拟废水中氨氮的吸附性能研究
活性碳纤维对模拟废水中氨氮的吸附性能研究摘要本研究通过实验研究了活性碳纤维对模拟废水中氨氮的吸附性能。
研究结果表明，活性碳纤维在废水中对氨氮具有较好的吸附性能，吸附过程符合准二级动力学模型。
吸附过程受pH值和温度的影响较大，随着pH值的升高和温度的降低，活性碳纤维对氨氮的吸附量增加。
吸附实验得到的最佳条件为pH值为7，温度为25℃，此时吸附量最大，为3.5 mg/g。
研究结果为活性碳纤维在废水处理中的应用提供了理论依据。
1. 引言废水中的氨氮来自于农田灌溉、畜禽养殖等多方面，高浓度的氨氮对水体生态环境具有严重的污染作用。
寻找一种高效吸附剂处理废水中的氨氮很有必要。
活性碳纤维具有比表面积大、孔隙结构发达和化学稳定性好等优点，被广泛应用于吸附分离、催化等领域。
本研究通过实验研究了活性碳纤维对模拟废水中氨氮的吸附性能，为活性碳纤维在废水处理中的应用提供基础数据。
2. 实验方法2.1 材料本实验采用商业活性碳纤维作为吸附剂，模拟废水中的氨氮为氨水。
实验室常用试剂用于调节pH值。
2.2 实验装置实验采用批量吸附实验，实验装置包括水浴恒温槽、磁力搅拌器、离心机等。
2.3 实验步骤（1）制备模拟废水：将一定量的氨水加入容积为500 mL的烧杯中，用试剂调节pH值至目标值。
（2）吸附实验：将一定量的活性碳纤维放入烧杯中，放入水浴恒温槽中，开启磁力搅拌器进行搅拌，固定时间后停止搅拌，用离心机离心，取上清液进行氨氮的测定。
（3）测定氨氮：采用标准菲涅尔法测定氨氮的浓度。
将一定量的上清液取出，加入一定量的试剂，待反应30分钟，用标液进行比色测定。
3. 结果与讨论3.1 吸附动力学模型将实验数据拟合到准二级动力学模型中，得到吸附速率常数和平衡吸附量。
拟合结果表明吸附过程符合准二级动力学模型。
3.2 pH值和温度对吸附性能的影响实验结果表明，随着pH值的升高和温度的降低，活性碳纤维对氨氮的吸附量增加。
这可能是由于pH值升高时产生的阳离子进一步增加，提高了氨氮与活性碳纤维的吸附能力。
活性炭纤维吸附及脱附技术研究
活性炭纤维吸附及脱附技术研究程萍(常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164）摘要：活性炭之后出现新一代的吸附材料：活性炭纤维，活性炭纤维的吸附力比颗粒活性炭高几倍到几十倍，吸附的速率也快到近100~1000倍，具有比分布均匀、吸附速度快、杂质少、表面积大、孔径适中、等优点。
本文介绍了活性炭纤维的特征意义、制备技术、脱附技术、发展趋势和应用等方面。
关键词：活性炭纤维；制备方法；脱附技术；应用领域Study on Adsorption and Desorption of Activated CarbonFibersCHENG Ping (SchoolofEnvironmentalandSafetyEngineering,ChangzhouUniversity,Changzhou 213164,China)Abstract：Activated carbon fiber is a new generation of adsorbent after activated carbon. Its adsorption capacity is several to several times higher than that of granular activated carbon and its adsorption rate is 100-1000 times faster. It has the advantages of large surface area, moderate pore size, uniform distribution, fast adsorption, Less advantages. In this paper, the characteristics of activated carbon fiber, preparation technology, desorption technology, development trends and applications.Key words:Activated carbon fiber。
炭材料在电化学应用中的研究进展
炭材料在电化学应用中的研究进展炭材料是一种极其重要的材料，其具有多种功能，包括高导电性、高稳定性、优异的化学惰性和低比表面积等特点。
由于其电化学性质的优异性，炭材料在电化学应用方面具有广泛的用途，例如作为电极材料、催化剂和电解质等。
近年来，随着化学、物理和材料科学的发展，炭材料在电化学应用中的研究也取得了很大的进展。
本文将重点介绍炭材料在电化学应用中的研究进展，包括其在电池和超级电容器方面的应用。
一、炭材料在电池方面的应用1. 石墨烯材料电极石墨烯是一种具有单层结构的炭材料，其高导电性和高比表面积使得其成为电池材料的研究热点之一。
石墨烯材料电极在锂离子电池、钠离子电池和锂硫电池等方面的应用均已得到了广泛的研究。
例如，石墨烯材料在锂离子电池中作为电极，其容量和循环寿命均得到了显著提高。
2. 碳纳米管材料电极碳纳米管材料是一类具有蜂窝结构的炭材料，其高比表面积和优异的电导率使之成为电池电极材料的研究热点之一。
碳纳米管材料在电极方面的应用主要涵盖锂离子电池、超级电容器和锂空气电池等方面。
例如，碳纳米管材料在超级电容器方面的应用具有高能量密度、高功率密度和快速充放电等特点。
3. 钛氧化物/炭复合材料电极钛氧化物/炭复合材料电极是一种新型的复合电极材料，其具有高比表面积、高电导率和优异的化学稳定性等优异性质。
钛氧化物/炭复合材料电极在锂离子电池和钠离子电池等方面的应用均已得到了广泛的研究。
例如，钛氧化物/炭复合材料电极在锂离子电池方面具有较高的容量和循环寿命。
二、炭材料在超级电容器方面的应用超级电容器是一种新型的电化学能量存储设备，其高功率密度和短充放电时间使之成为电源适应性较强的能量存储装置。
炭材料在超级电容器方面的应用主要涵盖活性炭、石墨烯和碳纳米管等材料。
1. 活性炭材料活性炭是最早被应用于超级电容器的炭材料之一，其具有优异的能量密度和高功率密度等优异性质。
活性炭材料在超级电容器方面的应用主要涵盖低温焚烧法活性炭和葡萄糖制备的活性炭等。
ACF电吸附去除盐离子及其选择吸附性研究
ACF电吸附去除盐离子及其选择吸附性研究魏永;赵威;石舟翔;江晓栋;姚维昊【摘要】采用活性炭纤维作为电极材料,经过盐酸改性后研究其电吸附去除水溶液中盐离子的效果.研究结果表明,工作电压越高去除效率越好;不同盐离子的吸附量与其平衡浓度之间的关系均较好地符合Freundlich等温式,Lagergren准二级动力学方程能很好地描述电吸附过程的整个阶段;含有不同价态的盐离子溶液,价态越高吸附效果越好;而含有同价态的盐溶液,电吸附更偏向选择水合半径小的离子,且价态大于水合半径对电吸附效果的影响.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2018(038)009【总页数】4页(P37-40)【关键词】活性炭纤维;电吸附;盐离子;选择吸附性【作者】魏永;赵威;石舟翔;江晓栋;姚维昊【作者单位】常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164【正文语种】中文【中图分类】X703.1;O647.3水资源短缺是目前全世界最重要的问题之一，长期以来的工业水使用必然导致更严重的水资源短缺问题。
此外，农药化肥的广泛使用以及生活污水的随意排放，造成了许多地区产生含盐高浓度废水污染〔1〕。
海水、浅层地下水以及盐渍化土壤中的盐离子较多，并以 K+、Na+、Ca2+、Mg2+这 4 种离子最为常见，同时含量巨大，如何采取有效的措施既有效地去除盐离子，又能回收并加以利用成为了研究热点。
为了解决水资源短缺及含盐废水的处理问题，诸如多级闪蒸、反渗透、电渗析等水处理技术被广泛应用于海水淡化、苦咸水淡化，但是，这些技术中均存在能耗过高、产生二次污染等缺陷。
电容去离子（CDI）技术，又称电吸附技术，其能够利用带电的电极表面来吸附水中离子和带电粒子，是近年来兴起的一种新型水处理技术。
基于竹炭基活性炭电极的电吸附去离子性能的研究
果表 明 ， 当电压为 １ ５ Ｖ、 Ｉ ５ 电极 片 间距 为 ２ ０ ｍ、Ｈ 值 ．ｃ ｐ 为 ５１ ． ６时， 电极 的 去 离子 性 能 达 到 最 佳 状 态 ， 不 同 对 类型金 属 离子 的去 除 效 果 次 序 分 别 为 ： ｕ ＞ Ｃ 件 ； Ｃ件 ｒ
Ｃｕ ＞ Ｐ 。 ＞ Ｃｒ ＞ Ｃｄ ＞ Ｃａ ＞ Ｍ ｚ ｂ 。
文献标 识码 ： Ａ
变阻 器 （－３４ 型 ， 南 教 学 仪 器 厂 ） 低 压 电 源 Ｊ２ ５ 湖 、 （１ Ｏ－ ， 海 教 学 仪 器 厂 ） 箱 式 电 阻炉 （ Ｘ －－ Ｊ２ ｌ２型 上 和 Ｓ ２４
１ ０型 ， 阳 市节能 电炉厂 ） 沈 。
文章编 号１ ２ ０ ） ０１ ２ －４
有 限公 司 ） 实 验 室 所 配 制 １ ００ ／ 和 ． ０ ｍｇｍｌ的 Ｃ 抖 、 ｕ Ｃ计 、ｂ 、 ｄ 、 ａ 、 ｒ Ｐ 抖 Ｃ 抖 Ｃ 抖 Ｍ ＋、 、 标准 溶液 以及 Ｎａ Ｋ＋
混合溶 液 Ａ（ １ Ｏ ０ ／ 的 Ｃ 抖 、 ｄ十 Ｐ 。 、 含 ． ０ ｍｇ ｍｌ ｕ Ｃ 。 和 ｂ ） Ｂ（ １０ ０ｍｇ ｍＬ 的 Ｃ 。 含 ． ０ ／ ｕ 和 Ｐ 。 ） ｂ＋ 。 ２ ２ 高 比表面 积活 性炭 的 制备 ． 将 竹子 加工 成 一定 大 小 的 竹 块 ， 人不 锈 钢 器皿 放
水 的制备 等已成 为 人们 关 注 的热 点 ， 其 是 近 年来 用 尤 于水 净化 的一 种高 效流通 型超 级 电容 器 引起 了人 们 的 高 度重 视［ 。这 种 超 级 电容 器 利 用 电 容 去 离 子 技 １ ］ 术 ， 基本思 路是通 过施 加静 电场 ， 制离 子 向带 有相 其 强
电容 去离子 的重 点仍 然 是 选 择 性 能 优 良的 电极 材 料 ，