多孔碳材料的电容去离子及能量存储研究
发布时间：2021-11-28 16:23
目前,淡水资源短缺已成为十分突出的全球性问题。尽管全球总储水量超过1.38亿立方千米,但是其中淡水资源仅占2.5%。在如此少量的淡水资源中,绝大多数淡水资源以冰川和地下水等形式存在,仅有1.2%的淡水才可以被人类使用。随着人口的不断增长、工业化程度的快速提高和环境污染加剧,淡水供需矛盾进一步突出。海水淡化技术可以从海水或地下苦咸水中持续提取淡水,因而越来越受到人们的重视。其中,电容去离子技术（Capacitive Deionization,CDI）相比于其它传统海水淡化技术具有低能耗、低成本和低污染等优势,近年来赢得了更多的青睐。CDI主要是基于双电层原理来进行脱盐:当海水流经两个带电极板（通常小于1.2 V）之间时,溶液中的阳离子和阴离子在电场力的作用下分别向带有负电荷和正电荷的极板上移动,并最终在电极表面的双电层中发生吸附。电极再生只需将两个电极的电压解除（或将两个电极短路）,吸附在电极板上的盐离子即可重新释放出来。电极再生过程是一个放电过程,可采用超级电容器将释放的电能重新有效地收集起来,从而进一步避免能源的损耗。从其工作原理来看,CDI的核心组件为电极材料。理想的CDI电极材料...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
（a）地球水资源的含量比值；（b）世界人均淡水量分布图；（c）各国的人均淡水量柱状图；（d）中国年人均淡水量分布图
多孔碳材料的电容去离子及能量存储研究一），导致人均淡水量仅排世界第 108 位，是全球人均淡水资源之一，如图 1.1 b 和图 1.1 c。在我国，缺水问题以山东、河南、密度地区尤为突出，严重制约了经济的增长，如图 1.1 d[3, 4]。为源短缺的问题，急需研究和发展有效的水处理方法或技术，将地海水及苦咸水资源转化为便于人类利用的淡水资源，为人类社会供可靠的保障与支撑。容去离子技术研究概况统脱盐技术概述
海水淡化的手段繁多，根据工作原理的不同，可大致分为热分和化学除盐技术等。其中的热分离技术又可细分为热蒸发法和技术分为反渗透法和电渗析法；化学法分为离子交换法等[7, 8]，图 1.2 b 示出了不同除盐技术所占的示出份额。由图可见，目化技术包括反渗透法（占 64%）、多级闪蒸法（占 23%）、多）和电渗析法（4%）为主。其它技术则因造价昂贵或除盐效备市场竞争力。但同时，上述四种主要的海水淡化技术均存在不需要极大的土地面积来安置设备，并且在工作过程中设备容易除[9, 10]；离子交换法的核心部件是离子交换树脂，但其价格昂要频繁更换和化学再生[11-13]；电渗析法要求高的工作电压，工高[14-17]；反渗透法在工作过程中需要高能耗，且设备中的反渗换和清洗[18-20]。因此，进一步研究和发展低能耗、低成本、零的新型海水淡化技术，对经济社会发展具有重大的现实意义。电容去离子技术的原理及其优势
【参考文献】：
期刊论文
[1]流动性电极电容去离子技术的脱盐性能研究[J]. 杨宏艳,张卫珂,葛坤,焦琛,贾佳,王佳玮,梁颖,邓钏. 环境污染与防治. 2017(08)
[2]电容去离子用功能化电极吸附材料的设计与构建[J]. 谢康俊,张树鹏,高娟娟,宋海欧. 化学通报. 2017(07)
[3]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai. National Science Review. 2017(03)
[4]不同锌源制备ZnO-CNF复合材料及其电容去离子性能分析[J]. 熊祝标,安乐,蔡文姝,鄢俊彬,张赫轩,刘建允. 水处理技术. 2017(04)
[5]海水淡化技术应用研究及发展现状[J]. 郑智颖,李凤臣,李倩,王璐,蔡伟华,李小斌,张红娜. 科学通报. 2016(21)
[6]Development of high quality Fe3O4/rGO composited electrode for low energy water treatment[J]. Ngoc Tuan Trinh,Sangho Chung,Jae Kwang Lee,Jaeyoung Lee. Journal of Energy Chemistry. 2016(03)
[7]一种绿色离子交换除盐技术[J]. 曹丽凌,刘敏,周飞梅,胡家元. 净水技术. 2015(06)
[8]电容去离子脱盐技术:离子交换膜复合活性炭电极的性能[J]. 刘红,王刚,王六平,董强,于畅,邱介山. 化工学报. 2012(05)
[9]中国淡水资源现状与保护措施探讨[J]. 苗硕. 现代商贸工业. 2010(17)
[10]国内外海水淡化技术的进展[J]. 阮国岭,冯厚军. 中国给水排水. 2008(20)
硕士论文
[1]超级活性炭电极用于电容去离子技术性能研究[D]. 刘红.大连理工大学 2011
本文编号：3524751
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
（a）地球水资源的含量比值；（b）世界人均淡水量分布图；（c）各国的人均淡水量柱状图；（d）中国年人均淡水量分布图
多孔碳材料的电容去离子及能量存储研究一），导致人均淡水量仅排世界第 108 位，是全球人均淡水资源之一，如图 1.1 b 和图 1.1 c。在我国，缺水问题以山东、河南、密度地区尤为突出，严重制约了经济的增长，如图 1.1 d[3, 4]。为源短缺的问题，急需研究和发展有效的水处理方法或技术，将地海水及苦咸水资源转化为便于人类利用的淡水资源，为人类社会供可靠的保障与支撑。容去离子技术研究概况统脱盐技术概述
海水淡化的手段繁多，根据工作原理的不同，可大致分为热分和化学除盐技术等。其中的热分离技术又可细分为热蒸发法和技术分为反渗透法和电渗析法；化学法分为离子交换法等[7, 8]，图 1.2 b 示出了不同除盐技术所占的示出份额。由图可见，目化技术包括反渗透法（占 64%）、多级闪蒸法（占 23%）、多）和电渗析法（4%）为主。其它技术则因造价昂贵或除盐效备市场竞争力。但同时，上述四种主要的海水淡化技术均存在不需要极大的土地面积来安置设备，并且在工作过程中设备容易除[9, 10]；离子交换法的核心部件是离子交换树脂，但其价格昂要频繁更换和化学再生[11-13]；电渗析法要求高的工作电压，工高[14-17]；反渗透法在工作过程中需要高能耗，且设备中的反渗换和清洗[18-20]。因此，进一步研究和发展低能耗、低成本、零的新型海水淡化技术，对经济社会发展具有重大的现实意义。电容去离子技术的原理及其优势
【参考文献】：
期刊论文
[1]流动性电极电容去离子技术的脱盐性能研究[J]. 杨宏艳,张卫珂,葛坤,焦琛,贾佳,王佳玮,梁颖,邓钏. 环境污染与防治. 2017(08)
[2]电容去离子用功能化电极吸附材料的设计与构建[J]. 谢康俊,张树鹏,高娟娟,宋海欧. 化学通报. 2017(07)
[3]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai. National Science Review. 2017(03)
[4]不同锌源制备ZnO-CNF复合材料及其电容去离子性能分析[J]. 熊祝标,安乐,蔡文姝,鄢俊彬,张赫轩,刘建允. 水处理技术. 2017(04)
[5]海水淡化技术应用研究及发展现状[J]. 郑智颖,李凤臣,李倩,王璐,蔡伟华,李小斌,张红娜. 科学通报. 2016(21)
[6]Development of high quality Fe3O4/rGO composited electrode for low energy water treatment[J]. Ngoc Tuan Trinh,Sangho Chung,Jae Kwang Lee,Jaeyoung Lee. Journal of Energy Chemistry. 2016(03)
[7]一种绿色离子交换除盐技术[J]. 曹丽凌,刘敏,周飞梅,胡家元. 净水技术. 2015(06)
[8]电容去离子脱盐技术:离子交换膜复合活性炭电极的性能[J]. 刘红,王刚,王六平,董强,于畅,邱介山. 化工学报. 2012(05)
[9]中国淡水资源现状与保护措施探讨[J]. 苗硕. 现代商贸工业. 2010(17)
[10]国内外海水淡化技术的进展[J]. 阮国岭,冯厚军. 中国给水排水. 2008(20)
硕士论文
[1]超级活性炭电极用于电容去离子技术性能研究[D]. 刘红.大连理工大学 2011
本文编号：3524751
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3524751.html
