锰氧化物电化学高效吸附去除重金属离子的机理研究
发布时间：2021-01-02 19:38
作为水体污染物的重要组成,重金属以其在生物体内易富集且难降解,直接威胁生态环境与人类健康。去除水体中重金属离子的传统方法有化学沉淀法、膜过滤法、离子交换法和吸附法等,这些方法大多因成本较高、操作复杂或有二次污染等问题而在实际应用中受到一定限制。近年来,电容去离子作为一种盐离子移除技术,以其低能耗、操作简便、环境友好等特点,在海水净化领域备受关注。锰氧化物作为贋电容电极材料,充放电氧化还原过程中伴随着离子的嵌入脱出反应,此过程可能有助于重金属离子的吸附与解吸。在本工作中,基于氧化还原过程中伴随着离子的嵌入脱出反应和锰氧化物对重金属的优异吸附特性,以锰氧化物作为活性矿物,通过电化学方法（如恒流充放电与恒槽压）高效吸附去除水体中的重金属离子,考察了锰氧化物的晶体结构类型、化学组成、溶液初始pH以及活性物质质量等对电化学吸附的影响以及各重金属之间相互影响,明确锰氧化物电化学吸附重金属机理以及重金属离子在电化学吸附过程中相互作用机制。主要结论如下:1、由盐酸还原煮沸高锰酸钾得到水钠锰矿作为活性矿物,采用恒流充放电方式去除水溶液中Cd2+,考察了Cd2+...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
制备的水钠锰矿样品红外图谱(a)与TGA曲线(b)
电化学吸附去除 Cd2+离子解液中引入Cd2+影响水钠锰矿电容性能。用5 mg电极材料的工作电极在0 22解液中进行恒流充放电实验。水钠锰矿放电比容量如图 2-4a 所示，当电解液mg L 1时，水钠锰矿放电比容量基本保持在 167.9 F g 1左右，表明在 0.1 mol L 水钠锰矿电容性能稳定，与文献结果一致（Athou l et al., 2008）。进一步在电，初始比容量明显上升，且随着 Cd2+浓度增加，初始比容量逐渐升高。当电时，随着充放电的进行比容量出现衰减，且 Cd2+浓度越高比容量下降越明显系中引入 Cd2+降低了水钠锰矿的电化学稳定性。图 2-3 制备的水钠锰矿 N2吸脱附等温曲线(a)与孔径大小分布(b)。Fig. 2-3 N2adsorption desorption isotherms (a) and pore sizedistribution (b) of as-prepared birnessite.
活性物质质量的影响钠锰矿的电容特性进而影响 Cd2+的去除（Zhang et a化学去除 Cd2+的影响，控制 200 mg L 1Cd2+电解液的充放电 50 周。水钠锰矿放电比容量如图 2-10a 所示，随着循环周数增加，比容量出现衰减，且 pH 越低安曲线也说明了这一结果（图 2-10b）。0 与 1000 mg L 1Cd2+中充放电 50 周后水钠锰矿电极中的循环比电容。clic capacitance for birnessite electrodes in 0.1 mol L 1les of charge discharge tests in 200 and 1000 mg L 1Cd2
【参考文献】：
期刊论文
[1]锰氧化度对水钠锰矿电容性能的影响[J]. 罗瑶,刘立虎,贾赵恒,谭文峰,刘凡,邱国红. 功能材料. 2016(07)
[2]基于石墨烯及其复合物电极的电容去离子技术研究进展[J]. 冯爱虎,于云,宋力昕. 无机材料学报. 2016(02)
[3]膜电容去离子和微生物电容脱盐电池研究进展[J]. 刘丹阳,唐浩,黄宽,谢雷杰,任智勇. 水处理技术. 2015(12)
[4]三维石墨烯凝胶电极的制备及在电容去离子中的应用[J]. 陈春阳,于飞,周慧明,陈君红,马杰. 高等学校化学学报. 2015(12)
[5]超级电容器的现状及发展趋势[J]. 余丽丽,朱俊杰,赵景泰. 自然杂志. 2015(03)
[6]膜电容去离子复合电极处理自来水[J]. 黄勇强,朱艳,史凯,徐明力,刘腾,祝菲菲. 环境工程学报. 2015(02)
[7]超级电容器电极材料的研究进展[J]. 贾志军,王俊,王毅. 储能科学与技术. 2014(04)
[8]吸附法处理重金属废水的研究进展[J]. 张帆,李菁,谭建华,王波,黄福. 化工进展. 2013(11)
[9]化学沉淀法处理含重金属废水的研究进展[J]. 郭燕妮,方增坤,胡杰华,谢洪珍,李黎婷,叶志勇. 工业水处理. 2011(12)
[10]水钠锰矿对几种重金属离子的吸附及其与锰氧化度和吸附位点的关系[J]. 王砚,谭文峰,冯雄汉,邱国红,刘凡. 环境科学. 2011(10)
本文编号：2953511
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
制备的水钠锰矿样品红外图谱(a)与TGA曲线(b)
电化学吸附去除 Cd2+离子解液中引入Cd2+影响水钠锰矿电容性能。用5 mg电极材料的工作电极在0 22解液中进行恒流充放电实验。水钠锰矿放电比容量如图 2-4a 所示，当电解液mg L 1时，水钠锰矿放电比容量基本保持在 167.9 F g 1左右，表明在 0.1 mol L 水钠锰矿电容性能稳定，与文献结果一致（Athou l et al., 2008）。进一步在电，初始比容量明显上升，且随着 Cd2+浓度增加，初始比容量逐渐升高。当电时，随着充放电的进行比容量出现衰减，且 Cd2+浓度越高比容量下降越明显系中引入 Cd2+降低了水钠锰矿的电化学稳定性。图 2-3 制备的水钠锰矿 N2吸脱附等温曲线(a)与孔径大小分布(b)。Fig. 2-3 N2adsorption desorption isotherms (a) and pore sizedistribution (b) of as-prepared birnessite.
活性物质质量的影响钠锰矿的电容特性进而影响 Cd2+的去除（Zhang et a化学去除 Cd2+的影响，控制 200 mg L 1Cd2+电解液的充放电 50 周。水钠锰矿放电比容量如图 2-10a 所示，随着循环周数增加，比容量出现衰减，且 pH 越低安曲线也说明了这一结果（图 2-10b）。0 与 1000 mg L 1Cd2+中充放电 50 周后水钠锰矿电极中的循环比电容。clic capacitance for birnessite electrodes in 0.1 mol L 1les of charge discharge tests in 200 and 1000 mg L 1Cd2
【参考文献】：
期刊论文
[1]锰氧化度对水钠锰矿电容性能的影响[J]. 罗瑶,刘立虎,贾赵恒,谭文峰,刘凡,邱国红. 功能材料. 2016(07)
[2]基于石墨烯及其复合物电极的电容去离子技术研究进展[J]. 冯爱虎,于云,宋力昕. 无机材料学报. 2016(02)
[3]膜电容去离子和微生物电容脱盐电池研究进展[J]. 刘丹阳,唐浩,黄宽,谢雷杰,任智勇. 水处理技术. 2015(12)
[4]三维石墨烯凝胶电极的制备及在电容去离子中的应用[J]. 陈春阳,于飞,周慧明,陈君红,马杰. 高等学校化学学报. 2015(12)
[5]超级电容器的现状及发展趋势[J]. 余丽丽,朱俊杰,赵景泰. 自然杂志. 2015(03)
[6]膜电容去离子复合电极处理自来水[J]. 黄勇强,朱艳,史凯,徐明力,刘腾,祝菲菲. 环境工程学报. 2015(02)
[7]超级电容器电极材料的研究进展[J]. 贾志军,王俊,王毅. 储能科学与技术. 2014(04)
[8]吸附法处理重金属废水的研究进展[J]. 张帆,李菁,谭建华,王波,黄福. 化工进展. 2013(11)
[9]化学沉淀法处理含重金属废水的研究进展[J]. 郭燕妮,方增坤,胡杰华,谢洪珍,李黎婷,叶志勇. 工业水处理. 2011(12)
[10]水钠锰矿对几种重金属离子的吸附及其与锰氧化度和吸附位点的关系[J]. 王砚,谭文峰,冯雄汉,邱国红,刘凡. 环境科学. 2011(10)
本文编号：2953511
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