改性活性炭電極制備及電容脫鹽性能研究.pdf

1、電容去離子技術(shù)由于具有能耗低、脫鹽效率高及無二次污染等特點(diǎn)，是一種具有較好發(fā)展前景的海水、苦咸水淡化技術(shù)。具有比表面積高、空隙豐富且廉價(jià)易得的活性炭是一種常用的電極材料。但傳統(tǒng)商業(yè)活性炭存在介孔分布較少和親水性較差等缺點(diǎn)，限制了在電容脫鹽過程中離子在電極上的擴(kuò)散與傳輸。本論文選擇氯化鋅活化及聚多巴胺改性等方法對(duì)活性炭進(jìn)行處理，分別制備孔徑分布及親水性改善的改性活性炭電極并組裝成電容器，研究其電化學(xué)及電容脫鹽性能。由于孔徑分布及親水性得到

2、改善，在電容脫鹽過程中能提高電極對(duì)離子的吸附速率和吸附量。本文主要研究結(jié)果如下：
　　1、以氯化鋅為活化劑，將活性炭用氯化鋅溶液浸漬處理后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)作用下設(shè)置一定溫度進(jìn)行活化處理，制備氯化鋅活化活性炭。比表面積測(cè)試結(jié)果表明活化后活性炭的比表面積和介孔孔容均得到提高。傅里葉變換紅外-拉曼（FTIR-Raman）光譜分析氯化鋅活化前后炭樣表面結(jié)構(gòu)成分的變化。以氯化鋅活化活性炭制備電極用于電容去離子，其脫鹽容量比活化前有明顯改善。研究

3、了活化溫度對(duì)比表面積及電化學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)，隨著活化溫度升高，比表面積逐漸降低，但電極比電容及對(duì)應(yīng)的電容脫鹽量增加。800℃時(shí)活化電極的電容脫鹽量比未活化炭電極提高了1.3倍，達(dá)到10.5 mg/g?；罨姌O的循環(huán)穩(wěn)定性好，制備步驟簡(jiǎn)單，易于批量生產(chǎn)。
　　2、通過多巴胺自身聚合機(jī)理，在室溫條件下只需將活性炭分散在多巴胺堿性溶液中簡(jiǎn)單攪拌一定時(shí)間，即可得到表面負(fù)載聚多巴胺的親水性活性炭。XPS和FTIR證明了聚多巴胺在活性炭表面

4、的成功負(fù)載，接觸角測(cè)試證明負(fù)載聚多巴胺活性炭親水性的改善。以聚多巴胺改性活性炭制備電極用于電容脫鹽，并研究了聚合時(shí)間對(duì)其電化學(xué)性能和脫鹽性能的影響。發(fā)現(xiàn)，隨著聚合時(shí)間增加，聚多巴胺負(fù)載量增加，但電極的比電容及對(duì)應(yīng)的電容脫鹽量先增加，后降低。其中4 h聚合時(shí)間對(duì)應(yīng)聚多巴胺改性活性炭電極的脫鹽量及脫鹽速率分別達(dá)到12 mg/g和0.35 mg/(g.min)，比純活性炭電極有明顯提高。聚多巴胺改性活性炭電極制備方法簡(jiǎn)單，易于批量生產(chǎn)，且電極