活性炭纤维对于离子的电吸附选择性能研究.pdf

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1、2015年第41卷第4期工业安全与环保April2015IndustrialSafetyendEnvironmentalProtection·4l·活性炭纤维对于离子的电吸附选择性能研究*高湘林小辉(f安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055)摘要通过循环伏安测试、交流阻抗测试、电吸附实验等方法研究了单组分和多组分溶液中不同离子在活性炭纤维电极表面的选择性电吸附性能。结果表明，电吸附选择性能与离子的水合半径、离子价态、离子浓度有关；增大初始浓度可以提高电吸附容量；并且，由于强烈的选择吸附作用，c+离子可以

2、吸附取代其它已经被吸附的离子。关键词活性炭纤维电吸附选择性能循环伏安多组分溶液StudyofElectrosorpflonSelecav~tyofIonsbyActivatedCarbonFiberGAOXiangLINXiaohui(&hodofEnvironmentalandMunicipalEngineering，Xi’anUni,~ityof4胛andTechnologyXi’帆710055)AbstractThecyclicvoltammetry，Acimpedanceandelec~rptionexp

3、erimentsaredonetostudytheelectrosorptionse—lecfivityofdiferentionsbyactivatedcarbonfibereiectn~esinsingleandmulti—ionicsolutions．Itisshownthatthedec—tmsorptionselectivityofionsisrelatedtohydratedradius，ionicchar窘eendconcentration．Theelectrosorptioncapacitycan

4、beincreasedbyincreasingtheinitialconcentration．Inaddition．Ca2calladsorbotheradsorbedionsduetostrongselectivi·ty．KeyWordsactivatedc~bonfiberelectrosorptionselectivitycyclicvoltammetrymulti—ionicsolution0引言1．2试验方法电吸附是通过施加静电场，强制离子向带有相1．2．1活性炭纤维的预处理反电荷的电极移动，并在电极表

5、面形成双电层，从而将活性炭纤维依次在浓度均为1rnol／L的实现离子分离的一种方法⋯。常见的电极材料有：NaOH和HC1溶液中煮沸15rain，然后用去离子水冲活性炭、炭气凝胶、碳纳米管、活性炭纤维等。溶液洗、煮沸再冲洗，直至清洗水的电导率维持不变。将特性与溶液离子强度、溶液复杂程度等有关【2J。在处理后的活性炭纤维烘干后，置于干燥器中备用。利用电吸附技术进行水的软化、除盐方面，碱金属和1．2．2分析方法碱土金属离子是主要的去除物，由于多组分溶液中用比表面积及孔径测试仪测定样品在77K下不同离子将同时被电极吸附，

6、相互之间发生竞争，因对N2的吸附等温线；用阳离子色谱仪测定多组分溶此需要进一步研究炭材料电极对不同离子的电吸附液中各离子浓度；用电化学工作站对体系进行循环选择性能，以期对该技术的应用研究提供一定的理伏安测试和交流阻抗测试。循环伏安测试分别采用论指导。浓度均为0．2moL／L的NaCI和KCI溶液，浓度均为1实验部分0．1nvl／L的；(=【2和CaC12溶液，扫描速率为2mV／s；1．1主要材料与仪器交流阻抗测试中，溶液浓度均为0．1mol／L，扫描频氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙，均为分析纯，率范围为1000k

7、Hz一1。活性炭纤维。1．2．3电吸附试验PARSTAT2273型电化学工作站、V—SorbX800静态电吸附实验装置由l对面对面的活性炭纤比表面积及孔径测试仪、瑞士万通792阳离子色谱维组成。动态装置采用3块电极为正级，3块电极仪、DDSS一3308A型电导率仪、EXN一301A型直流稳为负极，组成5对工作电极。压电源。2结果与讨论*基金项目：国家科技重大专项(2009a7106—004—01—01)。·42·2．1活性炭纤维的表面结构在+0．6V时，电极对Cl一离子的吸附电容值基活性炭纤维的N2吸脱附等温线见

8、图1，孔径分布本相同，小于同种溶液在一0．6V时对阳离子的吸附曲线见图2。BET比表面积为2419m2／g，总孔单位质电容值，这与电^极爵材呻U料Iu．对cII邑C＼l一离子存在特性吸附，使量体积为0．437cm3／g，微孔比表面积为25m2／g，中孔扩散层在负极化区的电荷密度下降有关。在一0．6VO0O0OO时，K，Na，lCa2OO，M0O离O子的吸附电容值分别为比表