等离子强化碳纳米管及其复合物电极电容去除铅离子研究

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1、学校代号10532学号B11010021分类号X505密级公开博士学位论文等离子强化碳纳米管及其复合物电极电容去除铅离子研究学位申请人姓名杨灵芳培养单位土木工程学院导师姓名及职称施周教授学科专业市政工程研究方向水质净化与水污染控制论文提交日期2015年5月26日学校代号：10532学号：B11010021密级：公开湖南大学博士学位论文等离子强化碳纳米管及其复合物电极电容去除铅离子研究学位申请人姓名：杨灵芳导师姓名及职称：施周教授培养单位：土木工程学院专业名称：市政工程论文提交日期：2015年5月26日论文答辩日期：2015年5月29日答辩委员会主席：李念

2、平教授PlasmaenhancedcarbonnanotubeanditscompositeelectrodesforcapacitivedeionizationofleadionsfromaqueoussolutionbyYANGLingfangB.E.(HunanNormalUniversity)2005M.S.(BejingUniversityofChemicalTechnology)2008AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDocto

3、rofEngineeringinMunicipalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorSHIZhouMay,2015学位论文湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文足本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加巧注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体Ｌｉ经发表或撰写的成巧作品。对本文的研究做出軍要贡献的个人和集佈，均己在文中明确方式柄明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名（；车円

4、期：如ｒ年６。円和学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留，同意、使巧学位论文的规定学校保留并向岡家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被誉阅和借河。本人授权湖南大学可将本学位论义的全部或部分内容编入巧关数据库进行检可｜＾索，处采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、□，在。保密年解密后巧用本授权书２、不保密囚。＾’（请在Ｗ．小）．ｈ相应方框内打＾作者签名：表要期：济月鬥？而円少年：Ｈ期导师签名：月■鬥一茄／丈年＾／＾Ｉ等离子强化碳纳米管

5、及其复合物电极电容去除铅离子研究摘要重金属铅对人体具有极大毒性，铅污染一旦产生将不能被降解。面对当前我国水体铅污染严峻形势，研究含铅废水的净化处理对水资源安全具有重要意义。传统铅污染处理方法存在能耗高、投资大、维护成本高等缺点，而电容去离子（Capacitivedeionization，CDI）技术具有能耗低、无污染、电极易再生和维护成本低的优势，是一种极具前景的离子去除技术。目前该技术主要应用于海水淡化与苦盐水脱盐，对低浓度重金属铅的去除研究较少，其去除机理、工艺参数和影响因素等有待进一步深入研究。因此，系统研究含铅废水的CDI处理技术，具有重要的理论

6、意义和社会经济价值。本文系统研究了碳纳米管（carbonnanotube，CNT）电极、等离子强化CNT电极及CNT与聚吡咯（PPy）复合材料电极电容去除铅离子的电极材料制备与改性方法、除铅工艺、去除过程动力学及机理，主要研究内容如下：探讨了碳纳米管前处理和电极制备工艺对电极电化学性能、铅离子吸附量的影响。研究了碳纳米管和碳纳米管电极的形貌、孔径分布特征、电化学性能、润湿性能等。分析了CNT电极电容去除铅离子的工艺条件包括电压、流速等及水质条件如pH值、温度、初始浓度、共存离子等对CNT电极去除铅离子的影响。结果表明：采用KOH对CNT前处理后，CNT的

7、比表面积增大，CNT电极的电化学活性增强，比电容提高90%，在初始铅浓度为10mg/L时，电极的平衡吸附量提高21%。当粘接剂用量为10%时，电极的综合性能较好。由CNT和粘接剂压制成的电极，相对CNT其比表面积和孔容减小，电极的润湿性差。确定了CNT电极电容去除铅离子的实验工艺条件：电压450mV、流速20mL/min、温度20℃、pH=6。去除过程符合一级动力学方程和Freundlich吸附等温模型。根据双电层理论建立CNT电极电容去除铅离子动态过程模型，仿真与实验结果基本吻合，结合循环伏安法和交流阻抗分析，表明电极对铅离子的吸附为典型的双电层电容吸

8、附。为改善CNT电极比表面积、电化学性能和润湿性，以提高电容去除铅离子的吸附量，