基于竹炭基活性炭电极的电吸附去离子性能的研究
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
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
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【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,从而达到水净化的目的.以活性炭作电极材料制备了电容去离子模拟装置,考察了该装置在通直流电的情况下的去离子性能,详细研究了处理水流速、处理水量、电极片距离与电极片对数等因素对水净化的影响及电极的反洗效果.结果表明,当流速为60 mL/min,处理水量为4 800 mL,电极片间距为2 cm,电极片对数为4对时,活性炭电极电去离子模拟装置的去离子效果最好,并表现出较好的循环利用性.对不同重金属的去除效果分别为:Pb2+＞Cu2+＞Cr3+＞Cd2+.此工作为活性炭型电容去离子技术提供了重要的参考价值.【期刊名称】《四川师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(033)006【总页数】4页(P825-828)【关键词】竹炭;活性炭电极;电吸附;电容去离子;金属离子【作者】张玲;郭苏丽;曹忠;夏畅斌【作者单位】长沙理工大学,化学与生物工程学院,湖南,长沙,410004;长沙理工大学,化学与生物工程学院,湖南,长沙,410004;长沙理工大学,化学与生物工程学院,湖南,长沙,410004;长沙理工大学,化学与生物工程学院,湖南,长沙,410004【正文语种】中文【中图分类】TQ424.1水资源紧缺和水环境污染问题是21世纪制约社会进步与经济发展的瓶颈.为解决这一难题，人们除了对水资源进行科学管理和优化配置外，还发展了各种水处理技术，如各种物理化学处理技术、光照射技术及膜过滤技术等［1－10］.近年来，人们发展了一种高效流通型超级电容器，成为水净化的热点［11－15］.这种超级电容器的原理是利用电容去离子技术，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，从而达到水净化的目的.该超级电容器的水净化性能受电极材料、处理水流速、处理水量、电极片距离及电极片对数等因素的影响［11－12，15］.活性炭具有高比表面积、吸附能力强等优点，且材料易得、成本较低，可用于制备性能优良的电容去离子电极［15－16］. 本文采用活性炭制备电极，设计了电容去离子模拟装置，考察了处理水流速、处理水量、电极片距离与电极片对数等因素对水净化的影响及电极的反洗效果，并在最佳条件下考察了对不同重金属离子的去除效果，为活性炭型电容去离子技术的发展提供了重要的参考价值.1.1 试剂竹炭基高比表面积活性炭(本实验室自制);聚四氟乙烯(PTFE，浙江巨圣氟化学有限公司);羧甲基纤维素(任丘宏进化工有限公司);乙炔黑(上海昊化化工有限公司)和电导率仪(DDSIIA型，上海雷磁有限公司).1.2 仪器压片机(DYG－703型对辊机，邵阳达力有限公司);水浴恒温振荡器(WHY －2S型，江苏大地自动化仪器厂);电导率仪(DDS－IIA型上海雷磁有限公司);低压电源(J1201－2型，上海教学仪器厂);原子吸收光谱仪(AA－6800型日本岛津仪器公司);箱式电阻炉(SX2－4－10型，沈阳市节能电炉厂).1.3 活性炭电极片的制备称取一定质量的竹炭基高比表面积活性炭和乙炔黑，将其均匀混合，不断搅拌，适时、适量加入去离子水和羧甲基纤维素，然后根据物质组成的比例，加入聚四氟乙烯，搅拌至均匀糊状物出现.将调好的活性炭团状物压成薄膜，与泡沫镍压片在一起，于120℃下干燥30 min，取出压片.1.4 材料表征样品物象和结构分析采用北科大仪器厂XD98型X射线衍射仪、CuKα辐射、波长为1.540 56×10－4μm分析.1.5 电吸附去离子模拟装置及其电极性能测试根据电极片的大小，选取适当大小的器皿作为电吸附去离子电容器模块装置的容器.采用低压电源，调节两电极片间的直流电压为1.0 V.实验中用电导率仪测定溶液电导率，以溶液电导率的变化作为电极性能的表征参数，电导率能够反应出溶液中离子的变化，控制其它条件不变，电导率下降越快、变化程度越大，则电极电容的性能越好.重金属离子去除前后含量采用原子吸收光谱法测定，并由此计算重金属离子的去除率，去除率越大则电极电容的性能越好.2.1 XRD分析图1为竹碳的X射线衍射图谱，从图中可以看出，竹碳除了具有石墨碳所具有的非晶态以外，还出现了较为明显的结晶态碳的衍射峰，经用JADE5分析软件对其衍射数据进行分析后，得到了与JCPDF数据库中50－0927标准卡片相吻合的三方晶系的石墨碳，其晶胞参数为:11.66×11.66×15.68(90×90×120).通过X射线衍射分析可知，竹碳是一种既具有石墨碳的非晶态特性，又具有部分结晶的晶态石墨碳的特性，是一种即含非晶又含晶态的混晶物质.2.2 影响电吸附去离子效果的因素2.2.1 处理水流速取3 200 mL自来水，控制电极片间距为2 cm，电极片对数为2对，改变自来水的流速，分别为40、50、60、70和80 mL/min，每隔1 h测量一次溶液的电导率.由图2可以看出，在任一流速下，电导率先呈现下降趋势而后趋于稳定，并有最小值;电导率下降的速度随着流速的增加呈现先增大后减小，并在流速为60 mL/min时下降的速度最快.这主要是因为流速太低，则活性炭活化时使用的化学活化剂脱附出来，使得电导率变化率减小;流速太高，则装置还没有来得及吸附离子，自来水就已经通过装置，使得离子的去除率较低［17－18］.因此，需要对水流速进行优化，本实验选择60 mL/min作为电容去离子的理想水流速.2.2.2 处理水量处理水量也会影响电容去离子的效果.选取电极片间距为2 cm，电极片对数为2对，水流速为60 mL/min，控制处理水量分别为3 200、4 000、4 800、5 600和6 400 mL，测量电导率的变化.从图3可以看出，随着处理水量的增加，电导率的下降速度先增加后减小，并在处理水量为4 800 mL时的下降速度最大，且有最低值，离子去除率相对较高.这主要是由于水量越少，电极脱附对水样电导率的影响越大;而水量越多，电极越快达到平衡，电极去离子的效果不明显，离子去除率就减小.本实验中，选取最佳处理水量为4 800 mL.2.2.3 电极片间距由于电容去离子作用是因为电极在外加直流电压下生成具有一定吸附能力的双电层，而电极间距会影响双电层的厚度.因此，需要选择比较合适的电极片间距.选取4 800 mL自来水，处理水流速为60 mL/min，电极片对数为2对，控制电极片间距分别为2、3、4、5和6 cm，测量其电导率的变化.由图4可以看出，当电极间距为2 cm时，电导率变化曲线的下降速度最大，并有最低值，离子去除率相对较高.这是因为，在相同电压下，电极片间距越小，溶液的电导率下降越快，溶液中离子的去除率越高，即产生的双电层越厚，吸附容量越大;同时由于电极间离子扩散的距离较短，离子到达双电层并被其吸附所需时间越短.而随着极片间距的增加，电吸附的能力减小，离子的去除起作用的主要是物理和化学吸附，这样使得距离越大，离子的去除率越小［19］.本实验中，选取电极间距为2 cm.2.2.4 电极片对数选取4 800 mL自来水，处理水流速为60 mL/min，电极片间距为2 cm，控制电极片对数分别为2对、4对、6对、8对，测量其电导率的变化.从图5可以看出:随着电极片对数的增加，电导率变化曲线的下降速度加大，并在电极片对数为8对时最大.这是因为电极对数越多，电极表面的物理、化学吸附和电吸附都在增加，这样就使得装置的去离子效果有所增加;但电极片对数太多时去离子效果增加不是很多，这主要是由于电极片越多，其脱附产生的离子也有不同程度的增加，最终达到平衡，因此离子去除率不会增加很多［15］.因此，综合考虑诸因素选择电极片对数为4对.2.2.5 反洗处理由上述结果可知，该模拟装置的最佳条件是流速为60 mL/min、处理水量为4 800 mL、电极片间距为2 cm、电极片对数为4对.在此最佳条件下，反接电极片的正负极，使经过吸附处理后的水重新循环流过模拟装置，在间隔相同时间的条件下，测定其电导率，最后由下述公式计算反洗率其中，w/%为反洗率，D1/(μs/cm)为反洗后水样的电导率，D0/(μs/cm)为反洗前水样的电导率.由图6计算得模拟装置的反洗率为96.4%，说明可以达到重新使用的目的.这主要是由于反接之后，根据同性相斥、异性相吸的原理，模拟装置将被吸附的大量离子脱附进入水中.脱附后的模拟装置又可以重新进行吸附，因此所研制的模拟装置可以循环使用.2.3 对不同类型重金属离子去除效果的比较分别配制含Cr3+、Pb2+、Cd2+、Cu2+各250 mg/L的重金属废水，在上述最佳条件下比较电容去离子系统对不同类型重金属离子的去除效果.重金属离子去除前后含量的测定采用原子吸收光谱法.依下列各式算出各种离子的去除率、反洗率、二次去离子率.由表1知，本研究中的电极对重金属的去除效果较好，规律为Pb2+＞Cu2+＞Cr3+＞Cd2+，其中Pb2+、Cu2+、Cr3+的去除率都在55.40%以上，Cd2+的去除效果较差，只有24.55%;各种离子的脱附情况与吸附情况相反，脱附效果一般，电极可以重复利用.这与各种离子本身的性质和所带电荷有关.对所制备的活性炭电容去离子系统的去离子性能进行了研究，结果发现处理水流速、处理水量、电极片距离与电极片对数等是影响电容去离子效果的主要因素.其中最佳的电容去离子条件为:流速为60 mL/min，处理水量为4 800 mL，电极片间距为2 cm，电极片对数为4对.反洗处理表明，该系统表现出较好的循环利用性.该电容去离子系统对不同重金属的去除效果分别为:Pb2+＞Cu2+＞Cr3+＞Cd2+.【相关文献】［1］王秀芳，张会平，肖新颜，等.苯酚在竹炭上的吸附平衡和动力学研究［J］.功能材料，2005，36(5):746－749.［2］徐敏，徐日红，黎丽琼.负载型TiO2/蛇纹石光催化降解4BS染料的研究［J］.环境科学与技术，2005，28(3):18－19.［3］皮科武，罗亚田.水处理中磁技术的应用研究进展［J］.环境技术，2003(1):26－27.［4］Tsuzuki K.Effect of electrochemical treatment on microcystis extinction［J］.Mizu Kankyo Gakkaishi，1999，22(3):228－231.［5］钟萍，杨曦，赵贵来.光助Fenton试剂法氧化处理煤油废水溶液［J］.中国环境科学，2002，22(5):460－463.［6］许振良，徐惠敏，翟晓东.胶束强化超滤处理含镉和铅离子废水的研究［J］.膜科学技术，2002，22(3):15－20.［7］李贞，何少先.利用硅藻土处理含镉废水机理的初步研究［J］.环境科学进展，1993，1(6):64－67.［8］李杰，江霜英，董斌.低浓度金属离子废水处理技术研究进展［J］.工业水处理，2010，30(2):15－19.［9］金星，高立新，周笑绿.电化学技术在废水处理中的研究与应用［J］.上海电力学院学报，2010，26(1):90－94.［10］兰会贤.绿色化学的膜分离技术在水处理中的应用［J］.化工设计，2009，19(5):37－40. ［11］张玲，唐冬汉，熊奇.重庆大学学报:自然科学版，2002，25(5):152－156.［12］张玲，曹忠，陈平，等.基于竹炭基活性炭电极的电吸附去离子性能的研究［J］.功能材料，2008，10(39):1727－1730.［13］Dermentzis K.Continuous electrodeionization through electrostatic shielding ［J］.Electrochimica Acta，2008，53(6):2953－2962.［14］Welgemoed T J，Schutte C F.Desalination，2005，183(1/2):327－340.［15］Seron A，Benaddi H，Beguin F，et al.Carbon，1996，34(4):481－487.［16］张治安，杨邦朝，邓梅根，等.电化学电容器的设计［J］.电源技术，2004，28(5):318－323.［17］韩寒，陈新春，商海利.电吸附除盐技术的发展及应用［J］.工业水处理，2010，30(2):20－23.［18］刘海静.电吸附法去除地下水中离子的试验研究［J］.中国给排水，2003，19(11):36－38.［19］查振林，余以雄，罗亚田，等.电极对电吸附离子方法的影响研究［J］.四川化工，2006，9(4):11－13.。
竹炭对铜(Ⅱ)离子的吸附性能研究
竹炭对铜(Ⅱ)离子的吸附性能研究
陈旭超;胡志彪;陈杰斌;丁荫祥;游富英
【期刊名称】《龙岩学院学报》
【年(卷),期】2007(25)6
【摘要】研究了竹炭粒径和用量、吸附时间、温度以及铜(Ⅱ)离子初始浓度等因素对铜(Ⅱ)离子吸附效果的影响.结果表明:竹炭对铜(Ⅱ)离子吸附率随其粒径的减小而增大,而随其用量的增加而增大;铜(Ⅱ)离子初始浓度增大,竹炭对其离子吸附率减小;竹炭对铜(Ⅱ)离子的吸附可在2h达到平衡,最佳吸附温度为30℃.竹炭对铜(Ⅱ)离子具有较好的吸附效果,是较为理想的吸附铜离子的材科.
【总页数】3页(P78-80)
【作者】陈旭超;胡志彪;陈杰斌;丁荫祥;游富英
【作者单位】龙岩学院化学与材料学院,福建龙岩,364000;龙岩学院化学与材料学院,福建龙岩,364000;龙岩学院化学与材料学院,福建龙岩,364000;龙岩学院化学与材料学院,福建龙岩,364000;龙岩学院化学与材料学院,福建龙岩,364000
【正文语种】中文
【中图分类】TQ424.1
【相关文献】
1.竹炭对铬(Ⅵ)离子吸附性能的研究 [J], 胡志彪;陈杰斌;张著森;周云龙;李福新;丁马太
2.基于竹炭基活性炭电极的电吸附去离子性能的研究 [J], 张玲;曹忠;陈平;崔正丹;
盛智勇;徐芬;孙立贤
3.竹炭对铬(Ⅵ)离子吸附性能研究 [J], 钟建喜;许阳明
4.壳聚糖改性竹炭对铜吸附性能研究 [J], 林潇雨;姚俊冰
5.竹炭改性泡沫炭材料制备及铜离子吸附性能研究 [J], 罗炳程;吴小文;田娜
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活性炭纤维电极对不同阳离子电吸附行为的试验研究
龙源期刊网
活性炭纤维电极对不同阳离子电吸附行为的试验研究
作者：王翠马爱鹏
来源：《中国新技术新产品》2012年第11期
摘要：自制活性炭纤维电极电吸附除盐装置，在一定参数下，研究了对不同阳离子Na+、Ag+、Cu2+、Pb2+和Fe3+的去除。
在参数一定时，研究结果表明：一价离子吸附速率慢，去除率最低为20%；同价态离子半径越小的去除效果好且容易被吸附到双电层内；三价态离子吸附速率最快，去除效果最好，去除率高达30%之多。
关键词：活性炭纤维；电吸附；双电层；阳离子
中图分类号：O646.54 文献标识码：A。
竹炭吸附性能及其利用研究进展
ads orpt ion rat io of 2, 4-dichl orophen ol
粒径级 S ize clas s
1 2 3 4
直径尺寸/ mm Di amet er
0. 800～0. 900 0. 250～0. 350 0. 150～0. 155 0. 055～0. 060
吸附量/ mg·g-1 Hygroscopi cit y
研究表明炭化温度700 ℃下烧制的竹炭在15℃ 时, 3 种粒径的竹炭平衡吸湿量的差别不明显, 说明竹炭目数的大小对其吸湿量的影响很小。
第 2 期
刘焕荣等 竹炭吸附性能及其利用研究进展
3
杨磊等[ 11] 对竹炭对甲醛蒸汽的吸附性能研究 也表明竹炭粒径越小吸附性能越好, 与竹炭微 观结构有密切关系。 2. 3 竹炭的吸附时间与吸附性能的关系
竹炭的粒径对竹炭的吸附性能也具有一定 的影响。徐亦钢等[ 9] 研究发现竹炭在 2, 4-二氯 苯酚的浓度为 1 mg ·L -1, pH= 6. 4, 竹炭用量 为0. 20 g 条件下对其吸附, 结果表明竹炭径级
注: 环境温度 15℃, 相对湿度 95% 图 1 不同炭化温度下烧制竹炭的平衡吸湿量 Fig. 1 Equil ibrium hygr os copic mois t ure of bamboo char coal s made at dif feren t carboniz ing t emperat ures
表 1 炭化温度与竹炭的比表面积关系[ 5] T ab . 1 T he relat ionsh ip bet w een carb onizing t emperatu re
and specif ic su rface area
竹炭对重金属离子Ni2_的吸附实验研究
▲ ▲ ▲
■■
附 能 力 很 小 ， 吸 附 量 只 有 １３０ｕｇ／ｇ 左 右 ， 在 ｐＨ 值 在 ７￣１０ 之 间 ， 吸 附 量 急 剧 上 升 ； ｐＨ 值 在 １０￣１３ 之间 ， 吸附量 达到 ９３０ｕｇ／ｇ 左右 ， 而 当 ｐＨ 值为 １１ 左右时， 吸附量达到最大。其原因可能是在强碱 溶液中竹炭得到了活化改性， 其比表面积有了很 大的提高， 从而使竹炭在碱性条件下吸附效果会 更好。
图６
正交实验吸附量变化曲线
根据正交实验的计算公式， 可求出影响竹炭 吸 附 量 的 因 素 主 次 顺 序 依 次 为 ： 初 浓 度＞炭 量＞温 度 ＞ｐＨ 。最佳的水平实验条件为 ： 初浓度 ＝４０ｍｇ／Ｌ， 用炭量 ＝３００ｍｇ， 温度 ＝２０℃， ｐＨ＝１３ 。
３
图５ 用炭量对吸附效果的影响 从 图 ５ 可 知 ： 当 用 炭 量 在 １００ ～ ２００ｍｇ 时 ， 吸 附 量基本上没有改变 ， 增幅比较小 ， 处于 １３０ｕｇ／ｇ 左 右 ， 当 用 炭 量 ２００ ～ ３００ｍｇ 之 间 变 化 时 ， 吸 附 量 有 明显上升的趋势， 说明增大用炭量会大大提高吸 附 效果。但用炭 量 为 ３００ｍｇ 时 ， 吸 附 量 为 １７０ｕｇ／ｇ 左右， 之后吸附量趋于平稳， 原因可能是溶液初 始浓度 偏低 ， 竹炭 已将溶液中 的吸附质吸 附充分 ， 故吸附量增加不是很明显。
附量都能在一定程度上有所增长 ， 不过各种粒径的 增长幅度均不大， 力就愈强。 而颗粒越小吸附量就越大。原 因是同种 吸附剂颗 粒愈小 ， 其比 表面积愈大 ， 吸附能
２．４
初始浓度对吸附效果的影响 准确配制浓度分别为 ５ｍｇ／Ｌ、 １０ｍｇ／Ｌ、 ２０ｍｇ／Ｌ、
竹炭对磷(Ⅴ)离子的吸附行为研究
竹炭对磷(Ⅴ)离子的吸附行为研究化学与材料学院材料科学与工程专业[摘要]：本文研究了竹炭的粒径与用量、吸附时间、温度以及磷（Ⅴ）离子初始浓度等因素对去除率的影响。
研究结果表明：竹炭对磷（Ⅴ）离子吸附去除率随其粒径的减小而增大，而随其用量的增加而增大；磷（Ⅴ）离子初始浓度增大，竹炭吸附率减小；竹炭对磷（Ⅴ）离子的吸附可在3h达到平衡，最佳吸附温度为30℃。
竹炭是较为理想的吸附磷（Ⅴ）离子的材料。
[关键词]：竹炭磷（Ⅴ）离子吸附1引言磷在自然界中以各种磷酸盐形式存在, 磷对湖泊、水库、海湾等封闭性水域或流速迟缓的河流“富营养化”过程具有特殊作用[1]。
它会造成藻类大量繁殖,影响鱼类等水生生物的生存[2]。
许多藻类还会产生毒素,并通过食物链影响到人类的健康，如何消除磷污染问题正成为人们越来越关注的课题。
1.1 含磷废水的主要来源含磷废水的主要来源如下：⑴根据来源分类主要来自于各种洗涤剂、工业原料、农业肥料与农药的生产过程以及人体的排泄等；⑵根据磷的存在形态可分为无机磷废水和有机磷废水。
含磷洗衣粉是含磷废水的主要来源之一。
1.2 磷对人的危害(1)对神经中枢的危害：人体内有一种重要的神经传导物质已酰胆碱酯酶，有机磷会抑制胆碱酯酶使其无法分解已酰胆碱酯酶，造成神经中枢蓄积大量乙酰胆碱酯酶，从而引起中毒，严重者甚至可能引起死亡。
(2)长期低剂量的有机磷农药不仅可使人慢性中毒并可能对人体产生致癌、致畸等危害。
海洋生物大多也对有机磷农药十分敏感，一些耐药性昆虫毫无反应的农药浓度很快就能够使海洋生物致死。
（3）随人类活动范围和深度的增大，各种物质输入土壤的数量与速度也大大增加了，这就超过土壤的自净能力，破坏了自然生态平衡，最终危害人类的生命和健康。
1.3 含磷废水的治理与防治1.3.1石灰法石灰法处理高浓度含磷废水是采用投加石灰乳澄清液，使钙离子与磷酸根反应生成羟基磷酸钙沉淀而去除磷酸根[3]。
石灰法处理高浓度含磷污水技术主要应用于处理高浓度含磷酸盐污水的金属表面处理业和其它行业。
26443676_电吸附电极材料的研究进展
DOI ：10.19965/ki.iwt.2020-1045第42卷第1期2022年1月Vol.42No.1Jan.，2022工业水处理Industrial Water Treatment电吸附电极材料的研究进展董旭明1，张胜寒1，2，狄杰1，王智麟1，祁伟健1（1.华北电力大学环境科学与工程系，河北保定071003；2.河北省燃煤电站烟气多污染物协同控制重点实验室，河北保定071003）[摘要]电吸附除盐技术是一种正在发展的新型的除盐技术，其中电极材料是制约电吸附性能的关键，也是电吸附技术研究的热点。
介绍了电吸附技术原理和4类碳基电极材料的研究进展，对比分析了4类电极材料的优缺点，指出单一电极材料的吸附容量小，不能满足其工业要求，在低成本的条件下对电极材料进行改性处理是今后电吸附电极材料的主要研究方向。
［关键词］电吸附；电容去离子；电极材料［中图分类号］O646.5；O647.3［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2022）01-0048-08Research progress of electro -adsorption electrode materialsDONG Xuming 1，ZHANG Shenghan 1，2，DI Jie 1，WANG Zhilin 1，QI Weijian 1（1.Department of Environment Science and Engineering ，North China Electric Power University ，Baoding 071003，China ；2.Hebei Province Key Laboratory of Multi ⁃pollutant Coordinated Control of Flue Gas in Coal ⁃Fired Power Plants ，Baoding 071003，China ）Abstract ：Electro⁃adsorption is a kind of new and developing desalination technology.The electrode is the key fac⁃tor which restricts electro⁃adsorption capacity and the hotspot of electro⁃adsorption research.The principle of electro⁃adsorption technology and the research progress of four kinds of electrode materials based on carbon were intro⁃duced ，and the advantages and disadvantages of which were contrasted and analyzes.The adsorption capacity of a single electrode material was small and could not meet the industrial requirements.Therefore ，how to modify elec⁃trode materials under low cost was the main research direction of electro⁃adsorption electrode materials in the future.Key words ：electro⁃adsorption ；capacitive deionization ；electrode materials水资源紧缺是我国发展中遇到的严重问题，而伴随着经济的发展，水环境的污染进一步加剧了水资源供需矛盾。
电容去离子碳基电极材料的研究进展
电容去离子碳基电极材料的研究进展
刘转年;魏本龙;张培平;苏广平
【期刊名称】《材料科学与工程学报》
【年(卷),期】2024(42)2
【摘要】电容去离子(CDI)技术具有能耗低、再生效率高、无二次污染、易于操作等优点,在解决水资源短缺和水环境污染方面应用广泛。
开发具有高电化学性能和盐吸附能力的电极材料是CDI脱盐的关键。
碳材料因其高比表面积、丰富的孔隙结构、优异的导电性和良好的稳定性而被广泛用作CDI电极。
本文在介绍CDI技术基本原理的基础上,综述了5类典型碳基电极材料的研究进展,重点是材料设计和改进的吸附性能。
对比分析了不同种类电极材料之间的优缺点,探讨了工业化存在的问题及改进方向。
【总页数】11页(P320-330)
【作者】刘转年;魏本龙;张培平;苏广平
【作者单位】西安科技大学地质与环境学院;榆林市榆阳区水资源服务中心
【正文语种】中文
【中图分类】TQ150.9
【相关文献】
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4.
锂离子电容器碳基电极材料研究进展5.MXenes基电容去离子技术电极材料研究进展
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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 ，
中， 再将 不锈 钢器 皿 放人 铁槽 内 ， 铁槽 内填 充满 人造 在 石墨 以 隔 绝 空 气 ， 铁 槽 放 入 箱 式 电 阻炉 中加 热 至 将
７０ ０ ℃保 温 １ ５ ． ｈ使 竹 子 完 全 炭 化 。冷 却 后 将 竹 炭 破 碎 、 细 ， １ ０目筛 下料 作 为制备 高 比表 面积 的炭质 磨 取 ０
其 中具 有大 比表 面 积 的炭 材 料 常 被 选作 电极 材 料 ， 如 多孔 活性炭［ ］炭 气凝 胶［ ８１ 、 纳米 管 ［，］ ， 。 、 ２￣２ 碳 ， ］ １１ 等 不 ３４
仅导 电性能 良好 ， 且具 有大 的 比表面 积 ， 于静 电场 而 置
中时能使 其与溶 液界 面处 产生 很强 的 双 电层 。除 了具 有双 电层 的 电吸 附外 ， 存 在 炭 材 料 本 身 的 物理 吸 附 还
张
玲 等 ： 于竹 炭基 活 性 炭 电极 的 电 吸 附 去 离 子 性 能 的 研 究 基
基 于竹 炭 基 活 性炭 电极 的 电 吸 附去 离 子 性 能 的研 究
张 玲 曹 忠 陈 平 崔 正 丹 盛 智 勇 ， ， ， ， ， 徐 芬 孙 立 贤 ，
（． １ 长沙 理工 大学 化 学 与环境工 程学 院 ， 湖南 长 沙 ４ ０ ７ ； １ ０ ６ ２ 中 国科 学 院 大 连化 学物 理研 究所材 料热 化学 实验 室 ， ． 辽宁 大 连 １ ６ ２ ） １ ０ ３ 摘 要 ： 在 高温 和 空 气 隔绝 的条 件 下利 用竹 节炭 化 制备 高比表 面积 活 性炭 ， 竹炭 基 活性 炭 作 电极 的 吸 以 附材料 ， 察 了活性 炭 电极 在 通 电 的情 况下 对 溶 液 中 考
Ｋ 。
２ 实 验
２ １ 仪器 、 品和 材料 ． 药
２ １ １ 主要实 验仪 器 ．．
； ＞ Ｎａ
电导 率仪 （ ＩＡ 型 ， 海 雷磁 有 限公 司） ｐ ＤＤ ｌ 上 、 Ｈ
计 （ ＨＳ 一Ｆ 型 ， 海 精 密 仪 器 有 限 公 司 ） 压 片 机 Ｐ Ｊ３ 上 ，
关键词 ： 竹炭 ； 性 炭 电极 ； 活 电吸 附 ； 电容 去 离子 ； 金
属 离子
（ ＹＧ ７ ３型对 辊 机 ， 阳 达 力 有 限公 司） 水 浴 恒 温 Ｄ －０ 邵 、 振荡器 （ ＷＨＹ ２ － Ｓ型 ， 苏 大 地 自动 化 仪 器 厂 ） 滑 动 江 、
中图分类号 ： Ｔ ２ ． Ｑ４ ４ １
金 属 离子 的 电 吸 附 去 除性 能 ， 细研 究 了 电 压 、 电极 详 两 片 间距 和 溶 液 的 ｐ 值 对 电 容 去 离 子 效 果 的 影 响 。 结 Ｈ
因此 ， 文采用 竹 炭基 高 比表 面积活 性炭 制备 电极 ， 本 设 计 了电容 去离 子 模 块装 置 ， 察 了竹 炭 基 电极 电容 器 考 对不 同价 态金 属 离 子 的 去 除效 果 ， 为新 型 电 容去 离 子 技术 的研究 提供 了重要 的参 考价 值 。
１ 引 言
随着人类 水资 源 短缺 的加 剧 ， 污水 的处 理 回用 和 废水 排放量 的降低 ， 甚至海 水 、 苦咸 水 的淡 化 以及 高 纯
２ １ ２ 主要 药 品 和材料 ．． 竹 炭基 高 比表 面积 活性 炭 （ 本实 验 室 自制 ） 聚 四 、
氟 乙烯 （ Ｔ Ｅ， 江 巨圣 氟 化 学 有 限公 司） 羧 甲基纤 Ｐ Ｆ 浙 、 维素 （ 任丘宏 进 化工 有 限公 司） 乙炔黑 （ 海昊 化化工 、 上
反 电荷 的电极 迁 移 ， 被 电极 表 面产 生 的 双 电层 吸 附 并
而 从溶液 中去除 ， 中 电极材 料 的优 劣 、 压 的高 低 、 其 电 所处 理溶 液的流量 大小 和离 子浓度 高 低等 是 电容 去 离
子 能否获得 高效率 的关键 因 素［ ］ 目前 国 内外 研究 ２ 。