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3.货品不支持在线交易聚吡咯修饰活性碳复合材料的制备及其电容脱盐性能的研究--《青岛科技大学》2012年硕士论文
聚吡咯修饰活性碳复合材料的制备及其电容脱盐性能的研究
【摘要】：电容去离子技术（capacitive deionization, CDI）是一种节能、环保的新型水处理技术，它是利用电容器的充放电原理，将离子从水体中去除，从而实现水体的净化。电容去离子技术的脱盐效率由其电极的电容性能决定，同时还受到电容去离子单元的组装结构、脱盐工艺及溶液离子种类等因素的影响。基于这种分析，本论文采用化学氧化聚合的方法制备一种高电容量、稳定性良好的导电高分子/活性碳（AC）复合电极材料，并采用简单涂覆的方法制备成电容脱盐电极。
我们对复合材料的合成工艺进行了优化，最后在冰浴条件下，掺杂盐为氯化钾，当吡咯（Py）: KCl:氧化剂=0.2:0.15:0.2mol·L~(-1)，吡咯: AC=0.4:1（wt%）时制备出的复合材料的电容性能最好，比活性碳电极提高了50%以上。并且对电极材料负载量对电极电容量的影响及机理进行了研究，发现由于复合材料是表层和体相内部同时吸附离子，随着负载量增大，离子传输路径迅速延长，导致其内电阻快速增大，最后在8.0mg·cm~(-2)左右复合材料的电容量衰减到和活性碳电极相同的水平。
通过电容脱盐实验，研究电压及离子种类对电极脱盐能力的影响，比较研究聚吡咯（PPy）包覆对活性碳（AC）材料电容脱盐能力及离子选择性的影响。结果显示：在高工作电压条件下，活性碳电极的能耗过大，脱盐效率降低，而复合电极并没出现这种现象，说明聚吡咯包覆可以抑制电极表面副反应的发生，扩大了电极的使用电压范围。复合电极对阳离子的吸附容量随着离子水合半径增大而减小，而且复合电极对阳离子的吸附容量明显偏低，甚至低于活性碳电极，这说明聚吡咯包覆活性碳复合材料不适于作为负极材料进行电容脱盐；复合电极对阴离子的吸附容量并不完全取决于离子的水合半径，还和离子与分子链的结合能有关，由于SO_4~(2-)与分子链的结合能较大，且较大的体积也使嵌入分子链的SO42-难以迅速脱出，因而复合电极对SO_4~(2-)的吸附容量比活性碳电极提高了约一倍，但这也降低了复合电极的循环稳定性；在混合溶液电容脱盐实验中，活性碳电极和复合电极都存在吸附的单价Cl-被二价SO_4~(2-)替代吸附的现象。
【关键词】：
【学位授予单位】：青岛科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：P747【目录】：
摘要4-5ABSTRACT5-10前言10-13第一章 文献综述13-29 1 电容去离子技术（CDI）简介13-16
1.1 电容去离子技术（CDI）原理及脱盐过程13-15
1.2 电容去离子技术的工业化进展15-16 2 电极材料16-20
2.1 碳电极材料17-18
2.2 导电高分子材料18-20
2.3 金属氧化物电极20 3 导电聚吡咯20-22
3.1 导电聚吡咯的结构特点及电化学性质20-21
3.2 聚吡咯的合成方法21-22 4 电容去离子装置22-25 5 膜电容去离子技术（MCDI）25-26 6 电容去离子技术在海水处理中的研究应用26-27 7 本论文的目的、意义及其研究内容27-29
7.1 本论文的目的及意义27
7.2 本论文的研究内容27-29第二章 聚吡咯修饰活性碳复合材料合成工艺优化29-40 1 实验试剂及仪器29-30 2 聚吡咯/活性碳复合材料的制备30 3 电极的制备30-31 4 电极的电化学性能检测31 5 实验结果及分析31-36
5.1 聚合温度对材料性能的影响31-33
5.2 吡咯单体/过硫酸钠摩尔比对复合材料性能的影响33-34
5.3 活性碳含量对复合材料电化学性能的影响34-36 6 复合材料与活性碳电极电化学性能比较36-39
6.1 复合电极与活性碳电极电容性能比较36-38
6.2 电极比电容随材料负载量的变化38-39 7 本章小结39-40第三章 活性碳电极的电容脱盐性能研究40-51 1 活性碳电极的制备40 2 活性碳电极的电化学检测40 3 CDI 单元的组装40-42 4 电容脱盐实验流程42-43 5 结果与讨论43-49
5.1 活性碳电极的电化学表现43-46
5.2 活性炭电极的电容脱盐表现46-48
5.3 不同质量电极的电容脱盐表现48-49 6 本章小结49-51第四章 聚吡咯/活性碳电极的电容脱盐性能研究51-58 1 电极的制备及电化学表证51 2 CDI 脱盐装置的组装及实验流程51-52 3 结果与讨论52-57
3.1 PPy/活性碳粉负载量的影响52-54
3.2 电压对复合电极脱盐效率的影响54-55
3.3 活性物质负载量对电极脱盐性能的影响55-57 4 本章小结57-58第五章 电容脱盐吸附选择性研究58-67 1 实验方法58-60
1.1 电极的制备58-59
1.2 电容脱盐实验59-60 2 结果与讨论60-65
2.1 阳离子吸附容量60-62
2.2 阴离子吸附容量62-64
2.3 电极的选择性吸附64-65 3 本章小结65-67结论及展望67-69参考文献69-76致谢76-77攻读硕士学位期间发表的论文目录77-78
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1)&&capacitive adsorption-deionized technology
电容吸附去离子技术
2)&&capacitive adsorption for deionization
电容吸附去离子
3)&&Electro-sorb Technology
电吸附技术
Electro-sorb Technology as a new desalination technology .
电吸附技术作为一种新型的水处理除盐技术,具有除盐效率高、低能耗、抗污染能力强、无需酸碱再生等特点。
4)&&capacitive deionization
电容去离子
Activated carbon fibers(ACF) were used to the electrodes of capacitive deionization(CDI) apparatus,adsorption of NaCl solution and character of CDI were studied.
采用活性炭纤维作电容去离子的电极,用于N aC l溶液的除盐实验,研究了电容去离子电极的性质。
This paper introduces the principle, characteristics and applications of capacitive deionization.
本文介绍了电容去离子的原理及特点,并从电容去离子的实验装置、理论模型和电极材料方面综述了电容去离子研究和应用开发的进展。
Carbon nanotubes (CNTs) films electrodes were fabricated by low pressure and low temperature thermal chemical vapor deposition (CVD) for capacitive deionization (CDI) applica tion.
采用低压化学气相沉积方法制备碳纳米管薄膜电极,研究碳纳米管薄膜的电容去离子行为。
5)&&anion adsorption capacity
阴离子吸附容量
6)&&adsorption of the same charged ions
同电荷离子吸附
补充资料：电去离子技术和反渗透-电去离子高纯水设备
技术概况&1、采用自行研制的暗道式流道淡室隔板、国产的异相离子交换膜和离子交换树脂等材料组装的电去离子（EDI）膜堆，结合超滤、反渗透（RO）等膜分离技术成功地用于纯水、高纯水制备，结构紧凑，工艺合理，操作简便，系统设计具有创新性。2、以RO-EDI为核心技术设计制造的1m3/h高纯水设备及小型高纯水装置工艺先进，EDI膜堆产水电阻率达到16~17MΩcm，钾、钠、锌、镍、铜、全硅、氯、硝酸根、磷酸根、硫酸根、总有机炭及细菌数等项指标达到电子级水I级标准，微粒数达到Ⅱ级标准；医药、生物技术等行业用的RO-EDI装置产水水质达到中国药典注射用水标准。3、实验室试验及使用单位应用表明，研制的EDI膜堆可以连续稳定运行，生产纯水、高纯水。EDI膜堆污染后，可以通过清洗恢复性能。4、研制的EDI膜堆及RO-EDI高纯水设备已经具备了产业化条件，在国内处于领先地位，并在产水水质、水耗、电耗等方面达到美国、加拿大同类品的先进水平。5、EDI属清洁生产技术，可广泛用于电子、电力、医药、生物技术等行业生产纯水、高纯水，具有重大的社会、经济效益。&技术原理&一、基本原理EDI是国际上九十年代才逐步成熟的纯水、高纯水生产技术、是纯水生产领域一项具有革命性的技术突破。EDI为电渗析与离子交换有机结合形成的新型膜分离技术，在外加电场的作用下，使离子交换、离子迁移、树脂电再生三个过程相伴发生，相互促进。它既保留下电渗析可连续脱盐及离子交换树脂可深度脱盐的优点，又克服了电渗析浓差极化所造成的不良影响及离子交换树脂需用酸碱再生的麻烦和造成的环境污染，可以使制水过程连续长期进行，并能获得高质量的纯水，整个过程相当于连续获得再生的混床离子交换。二、技术关键1、EDI淡室隔板的设计；2、填充材料的选择；3、EDI膜堆的组装；4、EDI膜堆水路系统的安排；5、EDI膜堆的操作参数。&适用范围&医药、电子、电力、生物技术和科学研究&
说明：补充资料仅用于学习参考，请勿用于其它任何用途。电容去离子法海水淡化流程的模拟与优化
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