电容吸附法海水脱钙研究

发布时间：2020-08-01 12:20

【摘要】：在海水淡化过程中,海水中的钙离子在高温或者浓度高时易结垢,降低了海水淡化效率,造成能量的浪费。电容吸附技术作为一项新颖的技术具有良好的除盐性能,电容吸附法在水处理方面的优势己经得到广泛重视,有一定的理论和实践基础,应用前景广泛。本课题将电容吸附技术应用于脱钙领域,探索了电吸附法脱除钙离子的可行性和规律性。首先,以NaAlO_2、水玻璃为原料,KOH、NaOH为碱源,合成了LSX分子筛。其对纯钙溶液和海水中钙离子的交换容量分别达66.83mg/g和31.06mg/g,对Ca~(2+)/ Na~+、Ca~(2+)/ K~+、Ca~(2+)/ Mg~(2+)溶液中Ca~(2+)的选择性系数分别为744.45、733.36和22.24。由此可见,合成的LSX分子筛对钙离子具有较高的选择性,可以用于从海水中吸附钙离子。为了使分子筛在电极材料中不发生团聚,对分子筛用偶联剂进行了改性,实验中考察了偶联剂用量和改性时间对分子筛表面改性的影响。本文尝试了通过将改性的LSX分子筛按一定比例掺加到活性炭中,做成复合电极,试图利用活性炭和分子筛之间的协同作用来提高电极对钙离子的吸附量和选择性。分别考察了分子筛含量、电压、电极间距、电极片质量,对脱钙的影响。同时在不同的混合溶液中,比较了复合电极与普通活性炭电极对钙离子的吸附,结果表明:在Ca~(2+)/ Na~+、Ca~(2+)/ Mg~(2+)和Ca~(2+)/ K~+溶液中,复合电极与活性炭电极相比,对钙离子的吸附量和选择性都有所提高;在人工海水或天然海水中,复合电极对钙离子的吸附量大约都为普通活性炭电极的2倍。在不同电压,不同浓度的CaCl_2溶液中,进行了电容吸附实验。结果表明,钙离子在复合电极上的吸附符合Langmuir吸附等温式,属于单分子层吸附;Freundlich吸附等温式中的n在0.35-0.50之间,表明吸附较易发生。本文的研究成果表明:加入分子筛以后,电极对海水中钙离子的吸附量提高了一倍。复合电极的吸附量约是LSX分子筛的六分之一,分子筛是通过离子交换或吸附作用除去钙离子,再生时需要化学试剂。电极再生时不需要消耗额外的化学试剂,只消耗电能,这是其重要的优势。总体来说,电容吸附脱钙具有良好的发展空间。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：P747
【图文】：

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