电吸附电极制备研究进展

电吸附是一种相对新兴的水处理技术,其中电极是制约电吸附性能的关键因素,也是电吸附研究的热点。综述了近年来电吸附电极的研究情况,主要介绍了以活性炭(纤维)、石墨烯、炭气凝胶、碳纳米材料为原材料的电极制备研究进展。其中石墨烯和碳纳米材料基体电极具有良好的循环使用性能和高吸附容量,是目前最具应用前景的一类电吸附电极,是今后电吸附电极研究的主要方向。     

石油焦基高比表面积活性炭电吸附脱盐性能的研究

采用石油焦为原料,以KOH为活化剂,制得高比表面积活性炭,比表面和孔容远高于常规活性炭,孔径分布和常规活性炭相似.以高比表面积活性炭作为电吸附电极,考察其在NaCl溶液中的电吸附性能,并对话性炭电极电吸附的影响因素进行研究.结果表明,活性炭电极的电吸附性能主要受比表面积和孔容的影响,高比表面积和大孔容的活性炭单位电吸附...     

板式活性炭纤维电极电吸附除盐实验研究

自行制作板式活性炭纤维电极电吸附除盐装置,通过单因素实验分析方法,研究了电极板间距、电压、进水流速和进水浓度对未改性的活性炭纤维电极电吸附除盐的影响效果。结果表明,最佳电压2.0 V,电极板间距1 mm,进水流量10 mL/min,进水电导率1 000μS/cm条件下,电导率去除率最高,在40%以上,显示了活性炭纤维电极在电吸附除盐方面较好的应用前景。     

电吸附电极材料的研究进展

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。     

纳米ZnO改性活性炭电极电吸附除盐性能的研究

为了提高电吸附技术中活性炭粉电极(AC电极)电吸附容量,本实验采用sol-gel法制备了纳米ZnO-AC电极,以提高电吸附容量.研究结果表明,AC电极表面负载了一定量的纳米ZnO,其形态为棒状结构;经比表面积测定,AC电极比表面积从785 m2/g增加到1120 m2/g;对KCl的吸附试验表明,当极板有效面积5 cm×5 cm,两极板间距0.5 cm,电压1.6V,流速20 mL/min,原水为KCl溶液,原水电导320 μs/min时,除盐效率达到62.25％;并且经过5个循环,除盐效率基本没有降低,纳米ZnO-AC电极表现出良好的重复使用性能.本实验对活性炭粉在电吸附技术中的实际应用有重要意义.     

活性炭电极电容法脱盐性能的研究

研究了活性炭用于电容法脱盐时的电化学性能。用恒压充放电方法研究了操作电压对活性炭电吸附性能的影响,比较了活性炭对不同金属离子的电吸附性能,初步研究了活性炭物性参数与其电吸附性能的关系。结果表明,操作电压与活性炭电吸附容量呈线性关系(0.6~1.2 V),活性炭电极经恒压充放电循环后动态电吸附容量有一定的衰减,这可能与活性炭的表面官能团有关;4种活性炭对质量分数0.1%的碱金属和碱土金属氯化物吸附性能的比较发现,702#活性炭综合性能最好,对于KC l的吸附容量达27.9 mg/g,对NaC l的吸附容量达19.0 mg/g,对于MgC l2的吸附容量达17.0 mg/g;离子特性影响活性炭的电吸附性能;活性炭的比表面积和孔结构是影响活性炭电吸附性能的两个关键因素,比表面积较大、中孔较丰富的活性炭其电吸附性能更好。     

活性炭/碳纳米管复合电极电吸附机理研究

按活性炭∶碳纳米管∶PVDF=7.2∶0.8∶2质量比制备活性炭/碳纳米管复合电极,并对其构成的EST模块进行吸附动力学、等温吸附和电迁移拟合研究,分析其吸附机理。结果表明,准一级反应动力学模型和Langmuir模型能够很好的拟合、描述活性炭/碳纳米管复合电极在EST脱盐过程中的吸附机理,说明电吸附速率只与一种反应物的浓度有关且是单离子层吸附,EST吸附过程中离子的电迁移率随迁移时间的变化趋势可以用指数形式的方程很好的拟合。     

活性炭/碳纳米管复合电极电吸附机理研究

按活性炭∶碳纳米管∶PVDF=7.2∶0.8∶2质量比制备活性炭/碳纳米管复合电极,并对其构成的EST模块进行吸附动力学、等温吸附和电迁移拟合研究,分析其吸附机理。结果表明,准一级反应动力学模型和Langmuir模型能够很好的拟合、描述活性炭/碳纳米管复合电极在EST脱盐过程中的吸附机理,说明电吸附速率只与一种反应物的浓度有关且是单离子层吸附,EST吸附过程中离子的电迁移率随迁移时间的变化趋势可以用指数形式的方程很好的拟合。     

ZnCl_2改性活性炭纤维电极对Rb~+、Cs~+的电吸附行为研究

电吸附技术具有无二次污染、节省能源及再生简单等特点,在许多分离提取领域有着广泛的应用,目前未见其在盐湖卤水稀散元素分离中的相关研究。主要研究了ZnCl_2改性活性炭纤维电极对Rb~+、Cs~+的电吸附行为,考察了溶液浓度、电极电压、极距等因素对吸附效果的影响。结果表明,ZnCl_2改性活性炭纤维电极对Rb~+、Cs~+具有较好的吸附效果;吸附速率随溶液初始浓度和电极电压的增大、电极间距的减小而增大;除盐率随着溶液初始浓度和电极间距的减小及电极电压的增大而增大;对Rb~+和Cs~+无选择性吸附效果。     

活性炭电极电容法脱盐工艺和性能的研究

电容法脱盐技术是以直流电为驱动力,利用电化学双电层充电原理脱盐的方法.本文利用恒压充放电方法,对装置的运行工艺,如施加电压,原水浓度和流速等因素对活性炭电极电吸附容量的影响进行了探讨;同时,对比研究了碱金属和碱土金属氯化物在活性炭电极表面的等电势吸附等温线的差异.结果表明,随施加电压提高,可以提高单位质量活性炭对离子的吸附容量,且0.6～1.5V 范围内,吸附容量与施加电压呈线性增加关系.碱金属和碱土金属离子在活性炭电极表面的平衡吸附容量主要受其水化离子半径影响,即水化离子半径小,所带电荷少的阳离子吸附性能更好,依次为K >Na >Li >Ca2 >Mg2 .     

Limitations of charge efficiency in capacitive deionization processes III: The behavior of surface oxidized activated carbon electrodes

In previous papers we reported on attempts to improve the performance of water desalination using capacitive de-ionization (CDI) processes by understanding the ions transport and adsorption/desorption behavior of activated carbon electrodes as a function of the applied potential. We also investigated the charge efficiency in CDI processes of brackish water in symmetrical cells containing identical highly porous activated carbon electrodes. In this work, we study the influence of oxygen-containing surface groups on activated carbon electrodes on the adsorption/desorption behavior of ions in brackish water. A special methodology was developed in order to estimate the charge efficiency of CDI processes which include the ability to prepare various kinds of activated carbon electrodes (ACEs) with controlled porosity and surface groups, measuring the PZC (potential of zero charge) of ACE in solutions and simultaneous adsorption and desorption of ions into/from them. The presence of polar, oxygen containing surface groups on ACE does not affect the electroadsorption behavior of Na⁺ and Cl⁻ ions into porous carbons whose average pore size is greater than 0.58 nm, apart of considerably changing the PZC. This results in a shift of the entire curves of ion adsorption vs. potential. The possible use of ACE with oxidized surfaces in CDI processes is discussed.     

电容器电极用新型炭材料的研究进展

综述了活性炭电极材料的性质与电容器性能的关系,介绍了不同原料制备的活性炭、改性活性炭、活性炭纤维、炭纳米管及炭黑等用于电容器电极材料的研究进展。最后,阐述了电容器电极用炭材料的发展趋势。     

Fundamentals of electrosorption on activated carbon for wastewater treatment of industrial effluents

The potential of electroadsorption/desorption on activated carbon for waste water treatment of industrial effluents is studied. Adsorption isotherms of hydrophobic differently charged model substances on activated carbon were measured in order to obtain specific information about the influence of the charge (+1,–1 and 0) on the adsorbability of comparable, aromatic species and the influence of the bed potential on the adsorption equilibria. In all these cases the adsorption equilibria show a dependence on applied potential in electrolyte of approximately 1m ionic strength. With electrosorption from aqueous solution, a fivefold enhancement of the concentration in one potential controlled adsorption/desorption cycle is achievable. The use of the solvent methanol instead of water for desorption allows for a concentration enhancement by a factor of hundred in the desorptive step. The adsorption capacity of the activated carbon changes only slightly with cycle number. Two cell designs for the performance of potential controlled adsorption/desorption cycles on the large scale are discussed.     

高比表面积活性炭的制备及应用现状

综述了高比表面积活性炭制备的主要研究成果,分析了各种高比表面积活性炭制备方法的优缺点,并指出今后的研究方向。介绍了高比表面积活性炭在燃料存储、超级电容和催化载体等方面的应用。     

生物质碳气凝胶/MnO2复合电极对 Rb+、Cs+的电吸附行为

以柚子皮为主要原料,采用低温水热碳化-真空冷冻干燥-高温碳化相结合的方法,制备了生物质碳气凝胶（PCA）,并将其用于制备PCA单一和PCA@MnO2（MPCA）复合电吸附电极,利用SEM、XRD、FT-IR、BET及电化学工作站对电极材料的形貌、结构和电化学性质进行了表征,并考察了两种电极对Rb+、Cs+的电吸附行为。结果表明,自制PCA为三维多孔结构,利于吸附质扩散;电极比电容大,循环性能好。电极的组成对电吸附行为具有较大的影响,二氧化锰的加入改变了电极对离子的吸附选择性,MPCA［m（二氧化锰）∶m（PCA）=4∶1］复合电极对铷的吸附量明显优于铯,平衡吸附量分别可以达到85 μmol/g和64 μmol/g,优于PCA电极,且具有良好的循环再生性能。     

O_3-BAC工艺去除水源水中有机物的研究进展

臭氧生物活性炭(O3-BAC)组合工艺是利用臭氧将水中难降解的大分子有机物氧化为小分子有机物,经生物活性炭吸附降解而有效去除污染物的新型工艺。分析臭氧投加量、臭氧反应塔填料和滤料材质、空床接触时间、水温及反冲洗对该工艺的影响及其研究现状。目前,O3-BAC技术在试验研究和工程实际中,有一些机理性的问题还没有研究清楚,影响工艺的运行和控制。因此今后的主要发展方向是对臭氧投加量和反冲洗的机理进行深入研究。     

O3-BAC工艺去除水源水中有机物的研究进展

臭氧生物活性炭（O3-BAC）组合工艺是利用臭氧将水中难降解的大分子有机物氧化为小分子有机物,经生物活性炭吸附降解而有效去除污染物的新型工艺。分析臭氧投加量、臭氧反应塔填料和滤料材质、空床接触时间、水温及反冲洗对该工艺的影响及其研究现状。目前,O3-BAC技术在试验研究和工程实际中,有一些机理性的问题还没有研究清楚,影响工艺的运行和控制。因此今后的主要发展方向是对臭氧投加量和反冲洗的机理进行深入研究。     

不同粒子电极对三维电极法处理苯酚废水影响的研究

研究不同粒子电极对三维电极法处理苯酚废水的影响.采用自制的三维电极反应器,以模拟苯酚废水为处理对象,通过试验分析不同类型活性炭、活性炭不同投加量、石英砂与活性炭混合以及活性炭与涂膜活性炭混合粒子电极对苯酚去除效果的影响.结果表明采用3 mm的柱炭,活性炭量为500 g时苯酚去除效果较好;石英砂与活性炭混合粒子电极比单纯活性炭处理效果好,但去除率提高不明显;在相同条件下采用比例为3:1的活性炭与涂膜活性炭作为粒子电极时,苯酚去除率最高为90.52%.     

活性炭的制备及其应用进展

对植物性活性炭的基本结构、性能、性质和特点进行了概述,介绍了国内外活性炭生产的主要技术路线、研究开发的现状与发展趋势。指出农用废弃物应成为制备植物性活性炭的重要来源,微波辐射技术在活性炭的制备及其结构改造方面的应用具有发展前景。着重综述了提高活性炭吸附性能的有效途径及其在净水处理、废水处理、气相吸附等方面的应用研究进展,并指出了活性炭应用领域中有待解决的问题和今后的发展方向。