CNT_MnO2复合电极吸附去除水中Cd2+的研究

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1、学校代号10532学号S150100064分类号TU99密级公开硕士学位论文CNT/MnO2复合电极吸附去除水中2+Cd的研究学位申请人姓名王兴兴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2018年5月27日学校代号：10532学号：S150100064密级：公开湖南大学硕士学位论文CNT/MnO2复合电极吸附去除水中Cd2+的研究学位申请人姓名：王兴兴导师姓名及职称：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：2018年5月27日论文答辩日期：2018年5月30

2、日答辩委员会主席：许仕荣教授2+ElectrosorptionofCdinaqueoussolutionusingCNT/MnO2compositeelectrodesbyWANGXingxingB.E.(HunanUniversityofEngineering)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMunicipalEngineeringintheGraduateSchoolofHunan

3、UniversitySupervisorProfessorSHIZhouMay，2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日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、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子

4、版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、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、保密□，在_____年解密后适用本授权书。2、不保密√□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I2+CNT/MnO2复合电极吸附去除水中Cd的研究摘要镉（Cd）是一种对人体有害的重金属，有研究表明，当过量的镉被人体摄入时，可以引起肝、肺、肾、等各个器官疾病甚至癌症。因此，研究开发有效且经济的方法处理、控制含Cd废水具有很大的经济、

5、环境及社会意义。目前常用的去除水中Cd2+的主要方法有氧化法、膜分离法、吸附法、沉淀法、以及离子树脂交换法，虽然以上方法都可以有效降低Cd离子的浓度，但在实际应用中也存在一些局限性，比如不易回收、价格昂贵、易造成二次污染等缺点。电容去离子技术（Capacitivedeionization），即电吸附技术，是以双电层电容理论为研究基础的一种新型水处理技术，它的优点在于不会造成二次污染、具有较低的能量耗损以及维护成本。目前，该技术在对海水进行淡化处理以及在高浓度盐水进行脱盐处理方面已经得到广泛的应用，但其对重金属的吸附去除机理研究相对较少，

6、因此进一步深入研究该技术对重金属离子的去除机理和影响因素具有较重要的理论意义。本课题主要探讨研究了电容去除Cd2+的碳纳米管(Carbonnanotube，CNT)单元电极材料以及复合电极材料CNT/MnO2的制备，除镉装置的安装及电吸附的实验条件，Cd2+去除过程中涉及的动力学及吸附机理。本课题通过氧化还原法将MnO2包覆于CNT表面制备CNT/MnO2复合材料，并用涂覆法制备CNT和CNT/MnO2电极，溶液通过蠕动泵以循环流动的方式流经电极。本研究采用扫描电子显微镜技术观察样品复合前后的表面形貌变化，采用电化学工作站仪器进行循环伏

7、安法（CV)对电极的电化学性能的表征，采用XPS（X射线光电子能谱仪)表征实验所用电极表面所含有的成分，采用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR)对样品进行红外光谱分析，采用低温氮气吸附-脱附技术对材料的比表面积进行表征，采用电极吸附实验对电极的电吸附性能进行探究。检测结果表明：相比于CNT，CNT/MnO2复合材料碳纳米管明显变短，外围有MnO2包覆表面，孔洞孔隙有所减少，且表面变得粗糙；比电容提高了1.13倍；材料中-OH和C=C官能团增加；O含量由1.89%提高到33.15%，Mn含量为12.38%，充分证明了MnO2+2成功负载到CN

8、T上；比表面积增大；电极对Cd的平衡吸附量提高了6.125倍。本研究对电吸附实验的影响因素进行了探究，分别研究了不同的CNT/MnO2电极配比，电极电压，溶液PH，初始Cd2+浓度，流速以及电极间距对CNT