【摘 要】
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为提高电吸附技术对废水中盐离子的去除率,本实验以市售煤质粉末活性炭(Activated carbon,简称AC)为原料,HCl预处理去除灰分后,研究表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(Cetyltrimethylammonium bromide,简称CTAB)改性AC(CTAB-AC)的制备工艺参数以及改性后电极的活化工艺条件。采用SEM、BET、FTIR、XRD等手段表征改性AC的理化性能;循环伏安
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为提高电吸附技术对废水中盐离子的去除率,本实验以市售煤质粉末活性炭（Activated carbon,简称AC）为原料,HCl预处理去除灰分后,研究表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（Cetyltrimethylammonium bromide,简称CTAB）改性AC（CTAB-AC）的制备工艺参数以及改性后电极的活化工艺条件。采用SEM、BET、FTIR、XRD等手段表征改性AC的理化性能;循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电测试改性AC电极的电化学性能;模拟除盐实验评价改性AC电极的电吸附性能。本实验选用表面活性剂CTAB作为改性剂,通过单因素和正交实验确定出CTAB-AC的最佳制备条件:CTAB添加量0.9 g、质量比(mAC:mHNO3)1:1.6、浸渍时间23 h。在此条件下,CTAB-AC电极的比电容和库伦效率达到最大,分别为96.57F/g、83.33%。各因素对电极比电容、库伦效率的影响程度依次为:浸渍时间>mAC:mHNO3>CTAB添加量、mAC:mHNO3>浸渍时间>CTAB添加量。改性后AC的比表面积和内阻减小,含氧官能团增加,电吸附性能提高。通过单因素和中心复合设计法优化出CTAB-AC电极的最佳活化条件:电解液浓度3.00 mol/L、扫描速率0.01 V/s、扫描圈数12.38圈,在此条件下电极的比电容和库伦效率分别为218.98 F/g和85.87%,与响应面模型预测值的误差为0.45%和0.28%;该模型的显著性高,P值分别为0.0017和0.0040（均小于0.05）,预测结果准确可靠。活化后电极的接触角减小,亲水性增强,吸附性能和循环性能提升。通过单因素法确定电吸附去离子实验的运行参数,结果表明在极板间距10 mm、工作电压1.2 V、初始溶液浓度25000 mg/L的条件下,电吸附去离子效率最高,为53.59%,电吸附过程符合准一级吸附动力学。本研究改善了电极材料的性能,为电吸附技术的实际应用奠定了基础。图34幅,表19个,参考文献102篇。
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