基于电吸附技术的海砂淡化效果试验研究

海砂淡化是有效利用海砂资源的关键,电吸附技术可以有效的吸附溶液中的氯离子。提出了基于电吸附技术的海砂淡化方法,可实现氯离子在阳极表面富集从而实现溶液的淡化。试验分别选取了碳纤维布、泡沫铝和泡沫镍作为电极材料,分析了不同电极材料下电吸附技术的除氯效果。结果表明:利用电吸附技术淡化海砂5次之后,3种电极材料均能使海砂中的氯离子含量降低至标准规范以下;联合泡沫铝和碳纤维布的除氯效果最佳,单独使用泡沫镍作为电极材料时除氯效果优于单独使用碳纤维布电极材料;电吸附法淡化海砂比水洗法淡化海砂,能节约用水65%以上。

电吸附处理重金属离子的研究进展

从电吸附技术的基本原理入手,总结了电吸附处理Cu2+、Pb2+、Cr6+、Cd2+等重金属离子的研究进展,对电吸附处理重金属的未来进行了展望,指出了电吸附处理重金属离子研究目前存在的一些缺陷,并提出了电吸附处理重金属离子走向工业化需要解决的问题。

构筑锆基活性位点用于电吸附磷酸盐的研究

水体中含有过量的磷会导致富营养化等环境污染问题,有效去除磷酸盐的方法引发了研究者们的关注。通过液相浸渍耦合焙烧法成功制备了Zr基金属掺杂的活性炭电极材料(ZrAC),并将其用于电吸附除磷。通过XRD、XPS、SEM、EDS及TEM表征了该复合活性炭材料,结果表明,所合成的ZrAC材料具有良好的晶体结构特征,Zr的负载为磷酸盐去除提供了充足的吸附位点。所制备的电极材料对磷酸盐的去除符合伪二级动力学模型,在1.0 V的电压下,电极对PO_(4)^(3-)的吸附量可达到29.43 mg/g,外接电压显著提升了对磷酸盐的去除性能,ZrO_(2)对PO_(4)^(3-)的捕获主要源于Zr—O—P键的形成,由此提升了电极材料对PO_(4)^(3-)的吸附能力和速度。此外,所合成的ZrAC电极材料在电吸附过程中具有较好的抗干扰能力和稳定性。

γ-Al_(2)O_(3)/CuO-ACF电吸附除盐的影响因素及反应动力学

开发脱盐率高、寿命长的电极材料是电容去离子(CDI)水处理技术的研究热点之一。通过一锅水热法将层状CuAl双金属氧化物与活性碳纤维复合,成功制备了CDI电极(γ-Al_(2)O_(3)/CuO-ACF)。采用SEM、XRD、FTIR和CV测试对样品的形貌、结构和电极性能进行了表征。当初始NaCl浓度为500mg/L时,随着电压从0.8V逐渐增加到1.6V,两种电极的比吸附量、脱盐效率、电流效率和电耗均有所增加,γ-Al_(2)O_(3)/CuO-ACF的四项参数依次比ACF提高23.4%~55.3%、44.8%~82.0%、65.5%~90.0%和降低15.0%~21.4%。当腐殖酸浓度为5~10mg/L时,ACF脱盐效率下降明显,而γ-Al_(2)O_(3)/CuO-ACF脱盐效率仅在腐殖酸浓度10mg/L时略有下降。在15次循环后,NaCl溶液体系的脱盐效率保留率为96%;但由于腐殖酸的存在,该值下降为92%。两种电极的电吸附除盐过程遵循Langmuir等温吸附方程,表示盐离子在电极表面为单分子层物理吸附。与传统ACF电极相比,γ-Al_(2)O_(3)/CuO-ACF电极具有优异的可回收性、稳定性和增强的电化学特性。

(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)/AC电极制备及其电吸附性能

为了制备电化学性能更优的活性炭电极,利用(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)浸渍得到改性后的APS-AC,运用EST技术筛选石墨烯微片、导电炭黑、碳纳米管中更佳的导电剂,制备电化学性能更优的APS-AC电极;通过CV、EIS、GCD和CA等测试手段比较APS-AC电化学性能,并结合吸附行动力学分析电吸附性能和吸附规律。结果表明:导电炭黑制备的APS-AC电极性能更佳,比电容为275.208 F/g;表征发现APS-AC电极的接触角变小,亲水性提高;充放电周期大,充放电性能和电荷储存能力更好。溶液中不同阴阳离子的吸附效果不同,离子去除率为K^(+)>Na^(+)、Cl^(-)>SO_(4)^(2-),吸附过程更符合准二级吸附动力学。

电吸附技术在钢铁废水深度处理中的试验研究

钢铁企业废水量大、成分较复杂,选择适合的脱盐工艺成为深度处理的关键。通过在某钢铁企业进行的电吸附处理生产废水试验,分析了电吸附脱盐率、产水率与外加电压的关系,指出电吸附脱盐效果可以满足钢铁企业水质要求,并对试验期间运行成本进行了分析。最后,对双膜法和电吸附两种脱盐工艺进行了比较。

三维电极反应器电吸附深度处理含砷废水

水环境中砷的深度处理对减少环境污染和确保人类健康至关重要。自制了三维电极反应器,以活性炭颗粒为粒子电极材料,采用电吸附和物理/化学吸附联合模式实现As(Ⅴ)的深度处理。经优化后,As(Ⅴ)浓度可从0.5 mg/L降至0.032 mg/L,且均以H_(2)AsO_(4)-形式存在,无As(Ⅲ),表明不存在氧化还原反应。动力学研究发现,电吸附过程可分为三步:从溶液到电极材料表面的液膜扩散过程、从电极材料表面到内部孔隙的内扩散过程和电吸附接近平衡状态。为验证该工艺的循环性能,开展了电吸附-电脱附工艺研究,发现经过8次循环后,出水浓度仍仅为0.098 mg/L(低于0.1 mg/L的标准限值),实现了含砷废水的高效深度处理,但去除效率需提升、吸附后材料的处理仍需改进。

电解-电吸附耦合技术对循环冷却水高效软化研究

针对传统电化学软化技术在处理循环冷却水时存在效率欠佳、能耗较高以及受限于水体碱度的问题,设计了一种电解-电吸附耦合软化系统。结果表明,耦合系统在最适工艺参数条件下,总硬度、碱度的去除效率分别达到70.25%、92%,相比单独的电解单元分别提高了9.5%、5%,运行能耗低至5.6 kWh/(kg CaCO_(3));耦合系统在长时间的连续运行情况下仍保持着较高的稳定性,活性炭纤维毡(ACF)电极展现出较好的抗结垢性能。因此,通过电解与电吸附的耦合协调作用,可以有效提升基于电化学技术对循环冷却水软化的能力。

电吸附净化技术在液压油净化系统中的应用

液压油的污染不仅影响油品的使用寿命,还会影响设备的可靠性,甚至会带来经济损失,因此,无论从资源节约还是环境保护亦或者经济效益成本的角度,液压油净化再生都具有重要的现实意义。介绍了电吸附净化技术产生的背景和必要性,阐述了电吸附净化技术的原理和特点,分析和探讨了电吸附净化技术在不同液压油使用领域中的应用,并展望了电吸附净化技术的发展前景。

电吸附除盐用于焦化废水深度处理的试验研究

本文采用电吸附技术对某钢厂的焦化厂焦化废水的二级处理出水进行深度除盐试验,取得较好的处理效果。结果表明,电吸附在焦化废水深度处理方面有很好的效果,除盐率达到75%~85%,出水电导率≤700μS/cm,对硫酸根去除率80%,对总硬度的去除率70%,对COD的去除率60%,对色度、浊度、氨氮等也有较好的去除效果,出水可以达到《再生水作为冷却用水的水质控制标准》(GB/T 19923-2005)中的“敞开式循环冷却水系统补充水标准”的要求,更加适合于作为工业循环冷却水补水。电吸附的产水率可达到75%,制水耗电量1.58~1.87kW·h/m^(3),产水水质优于厂里现用回用水。

氧化铝改性活性炭纤维电吸附除氟效能及机理

采用溶胶─凝胶法制备氧化铝(Al2O3)凝胶,将Al2O3凝胶涂覆在活性炭纤维(ACF)表面,进行热处理后制备改性电极(ACF-Al),并通过SEM、XRD及孔径分析对其进行表征.其次,采用配水试验考察电吸附除氟性能,结果表明,在相同试验条件下,选择氟化钠为目标去除物,ACF-Al的电吸附容量较ACF提升了约1倍,通过响应面试验优化后得出最优运行参数:电压2.5V、浓度15mg/L及pH5.72.此外,通过设置两对电极除氟,其出水水质可进一步提高并满足饮用水卫生标准.该电极具有良好的稳定性和循环使用性能,经过多次循环再生后,吸附量未发现明显减少.最后,考察其电吸附机理,通过除氟曲线拟合符合Langmuir吸附等温模型,吸附动力学遵循准一级动力学模型,并结合傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析,发现氟离子的吸附机理不仅包含物理电吸附,还在ACF-Al表面通过离子交换,取代了-OH基团发生化学吸附.

电吸附技术回收废水中氨氮的研究进展

综述了电吸附技术对废水中氨氮回收的研究进展,重点介绍了电极材料对电吸附回收氨氮的影响,其次还介绍了电压、pH和共存离子对电吸附回收氨氮的影响,在此基础上,对电吸附研究前景进行了展望。

酸化活性炭纤维电吸附除氟影响因素分析

以氟化钠为去除目标物,通过酸化活性炭纤维(ACF)电吸附法除氟。采用扫描电镜(SEM)、低温氮气吸脱附法(BET)和循环伏安法(CV)对ACF进行表征和测试。结果表明:通过4%盐酸酸化的活性炭纤维比电容高达133.7F/g,具有较好的电吸附除氟性能。确定了最优实验条件(电压1.8V、流量5mL/min、极板间距2mm、初始浓度30mg/L),并在此基础上,施加三对电极板工作,保持循环测试6次,平均去除率可达29.3%。除氟拟合曲线符合Freundlich吸附等温模型,吸附过程符合准一级动力学模型。

乙酸锌改性稻壳生物炭电容及电吸附Cu^(2+)性能

以稻壳为原料制备生物炭(稻壳炭),利用不同浓度的乙酸锌对稻壳炭改性,制得产物分别命名为稻壳生物炭(RHC)和改性稻壳生物炭(MRHC)。通过SEM、BET、XRD对制备的生物炭理化特性进行表征。将RHC和MRHC制成电极,测试其电化学性能。结果表明,MRHC孔隙结构丰富,比表面积较大,且锌以颗粒状氧化物形式存在于生物炭表面。与RHC相比,MRHC电极比电容大大提高,电阻显著减小,循环性能和倍率性能均有提升。MRHC-0.3(乙酸锌浓度为0.3 mol/L时的MRHC)比表面积为495 m^(2)/g,孔容为0.214 cm^(3)/g,该电极在2 A/g下充放电2000次后,其比电容保持率为92.16%。电极在0.9 V、p H为5、Cu^(2+)初始质量浓度为100 mg/L条件下,MRHC-0.3对Cu^(2+)的电吸附效果最好,吸附量为9.57 mg/g。在0.9 V、pH为5、200 mL Cu^(2+)初始质量浓度为50 mg/L的条件下,去除率可达63.82%。

活性炭电极的改性及对Co^(2+),Mn^(2+)和Ni^(2+)的电吸附性能

以商用活性炭(AC)为原料,分别采用磷酸和氢氧化钠改性的方法制备了两种不同的改性活性炭电极材料.采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、Brunauer-Emmett-Teller(BET)测试、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段以及电化学分析方法,对改性前后活性炭材料的表面性质和电化学性能进行了探究.结果表明,H_(3)PO_(4)改性使活性炭的孔隙分布更加密集,NaOH改性使活性炭表面的孔隙结构更加清晰均匀;H_(3)PO_(4)和NaOH改性均使活性炭的比表面积增加.循环伏安测试结果表明,改性前后活性炭电极在低扫描速率下均具备良好的双电层特性,并且两种改性处理均能提高活性炭电极的比电容;当扫描速率为5 mV/s时,未改性、H_(3)PO_(4)以及NaOH改性活性炭电极的比电容分别为36.51,77.25和85.19 F/g.电吸附实验结果证明,两种改性活性炭电极对Co^(2+),Mn^(2+)和Ni^(2+)均有较好的去除效果,电吸附过程均更加符合Langmuir模型,在初始浓度、电压和pH相同的条件下,NaOH改性电极对Co^(2+),Mn^(2+)和Ni^(2+)具有更高的去除率和吸附容量,去除率可分别达到96.84%,94.37%和96.90%,吸附容量分别为140.8,111.4和108.5 mg/g.

改进Langmuir吸附模型建立与电吸附脱盐实验验证

电吸附作为废水处理的新兴技术,具有广阔的应用前景。基于电吸附水处理技术的基本原理以及现有电吸附理论由经典模型(Helmholtz-Perrin、Gouy-Chapman、Gouy-Chapman-Stern模型等),借鉴并建立了一种新型电吸附脱盐吸附量预测模型(改进Langmuir模型)。利用TiO_(2)与碳纳米管(CNTs)制备TiO_(2)/CNTs复合材料,以氯离子为脱除对象,修饰在电吸附装置的阳极表面开展除氯实验。实验探究了不同比例的复合材料以及不同电压下吸附材料的除盐效果,发现TiO_(2)/CNTs复合材料在配比为60%T/C,电压为1.2 V的实验条件下,获得了最大吸附量(6.5 mg/g)。并通过上述实验对吸附量模型进行了校核。结果显示,改进Langmuir模型能够较好地模拟出实际脱盐的变化趋势。此外,还对电吸附容量的影响因素进行了讨论,以期对未来电吸附模型理论研究提供有力支撑。

硫掺杂多孔碳材料的制备及其对脱硫废水中重金属的电吸附性能研究

燃煤电厂脱硫废水中的重金属污染对环境有巨大潜在危害,其中Pb^(2+)、Cd^(2+)、Cr^(3+)等重金属离子的问题尤其突出。如何高效、有针对性地去除相关重金属离子,是废水净化的一个挑战。为此,通过模板法制备硫掺杂多孔碳材料,有选择性地对废水中相关重金属离子进行电吸附。结果表明:材料对于废水中的Pb^(2+)、Cd^(2+)、Cr^(3+)在5次循环后的脱除效率仍可以达到99%左右。针对我国北部某燃煤电厂的实际脱硫废水进行电吸附实验,其中的Pb^(2+)、Cd^(2+)、Cr^(3+)质量浓度被有效降低到小于0.2μg/L。通过结构、形貌以及电化学等表征发现,S/PC3具有出色的离子输送通道(介孔占比91.06%)和电化学性能(117.3 F/g,1 A/g)。同时,适宜的硫掺杂量提高了其位点活性,使得硫原子(路易斯软碱)和重金属离子(路易斯软酸)结合。

以负载零价铁活性炭纤维为阴极电吸附水中2,4,6-三氯酚

采用液相还原法制备零价铁(nZVI)并使其负载到活性炭纤维(ACF)上,将ACF作为阳极、nZVI-ACF作为阴极电吸附去除水中的2,4,6-三氯酚.经物化表征和电化学性能分析,改性后的nZVI-ACF具有更好的导电性、极化能力、比电容和孔隙结构.实验数据表明:nZVI-ACF为阴极电吸附TCP去除率升至98%,且电极重复利用率高.通过电吸附等温线和热力学分析,本实验电吸附过程符合Freundlich等温吸附模型,是自发进行的放热过程,以物理吸附为主,温度越低吸附效果越好.红外光谱分析结果说明TCP分子以C-Cl键为吸附位点有序排列于电极表面,nZVI在阴极电场的作用下未发生还原反应.

电吸附除盐技术在岩东再生水厂的中试研究

本研究通过电吸附除盐中试,考察了城市再生水进一步除盐的可行性。结果表明:电吸附除盐工艺技术方案可行,其自控化程度高、运行操作简单、出水水质稳定、除盐效果明显、直接运行成本低、尾水COD浓缩不明显,可直接达标排放。

电吸附技术用于燃煤电厂微污染水除盐实验研究

以活性炭作为电极材料,对电吸附技术用于燃煤电厂微污染水的除盐效果开展实验研究,探究关键因素对盐分吸附速率和吸附量的影响,研究表明:随着电压的增大,电极材料的吸附容量先增大后减小,在1.2 V时达到最高为33.8184 mg/g;随着流速的增大,电吸附容量先增加后减少,在10 mL/min时达到峰值33.8184 mg/g;随着初始离子浓度的增大,电吸附容量不断增大,但电极材料的吸附能力存在上限;电吸附装置的稳定性良好,脱附再生后基本可以恢复到初始状态,研究成果为电吸附技术在燃煤电厂微污染水除盐的实际应用中提供理论依据。