层状金属氧化物电极的制备及电容去离子脱砷技术研究

发布时间：2021-10-31 10:01

　　本论文采用多种方法制备电容去离子技术所用的层状金属氧化物材料,利用层状金属氧化物的“记忆效应”,去除水体中的砷离子,达到除砷净水的目的。与传统的除砷技术相比,电容去离子技术具有低能耗、高效率、环境友好等优点,是一种具有巨大发展前景的新型脱盐技术。经研究发现,层状金属氧化物对于重金属离子具有很好的吸附效果,我们选取了两种层状金属氧化物作为阳极的电极材料,阴极材料为硝酸酸化的活性碳。本课题主要围绕层状金属氧化物的制备及其利用电容去离子技术在去除水体中的砷离子方面的应用展开,并通过单因素轮换法考察了电压、阳极材料、初始浓度对水中As（III）和As（V）吸附性能的影响,具体如下:（1）利用共沉淀法制备了镁铁层状金属氢氧化物,经过高温焙烧处理后得到相应氧化物。将该材料作为电容去离子（CDI）模块的阳极材料,硝酸处理的活性炭作为阴极材料,组装模块并进行电化学除砷测试。测试结果表明:制备的镁铁层状金属氧化物结合电容去离子技术对水体中的砷具有良好的吸附性能,在相同条件下,吸附量随着电压的增加而增大。在1.2 V电压下、蠕动泵流速为3 mL/min时,其对砷的吸附效率可达到97%以上。在对三价砷和五价... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 我国水环境现状
    1.2 含砷废水的来源及现状
    1.3 传统含砷废水的处理技术
        1.3.1 氧化沉淀法
        1.3.2 絮凝过滤法
        1.3.3 吸附法
        1.3.4 离子交换法
    1.4 电容去离子技术的概述
        1.4.1 电容去离子技术的发展
        1.4.2 电容去离子技术的原理
        1.4.3 电容去离子技术的优势
    1.5 层状双金属氢氧化物的概述
        1.5.1 层状双金属氢氧化物的结构
        1.5.2 层状双金属氢氧化物的制备方法
    1.6 本文研究内容及目的
2 实验部分
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 表征及测试方法
        2.3.1 X射线衍射(XRD)
        2.3.2 氮吸附/脱附仪(BET)
        2.3.3 热重分析(TG)
        2.3.4 傅立叶红外分析(FT-IR)
        2.3.5 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.6 扫面电子显微镜(SEM)
        2.3.7 电化学测试
        2.3.8 CDI测试
        2.3.9 原子荧光光度计
    2.4 吸附实验过程
        2.4.1 吸附各因素的影响
        2.4.2 吸附等温线实验
3 镁铁层状金属氧化物的制备、表征及CDI脱砷技术研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 MgFe-LDH及MgFe-Ox的制备
        3.2.2 阴极材料的制备
        3.2.3 电极的制备
        3.2.4 脱盐模块的组装
    3.3 结果讨论
        3.3.1 MgFe-LDH及MgFe-Ox的表征
        3.3.2 MgFe-Ox在As(Ⅲ)和As(Ⅴ)吸附中的应用
        3.3.3 吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ)后MgFe-Ox的表征
    3.4 本章小结
4 镁铝层状金属氧化物／石墨烯复合物的制备、表征及CDI脱砷技术研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 氧化石墨的制备
        4.2.2 MgAl-LDH/G及MgAl-Ox/G的制备
    4.3 结果讨论
        4.3.1 MgAl-LDH/G及MgAl-Ox/G的表征
        4.3.2 MgAl-Ox/G在As(Ⅲ)和As(Ⅴ)吸附中的应用
        4.3.3 吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ)后MgAl-Ox/G的表征
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]电容去离子技术及其电极材料研究进展[J]. 赵飞,苑志华,钟鹭斌,李景印,郑煜铭.  水处理技术. 2016(05)
[2]含砷废水、废渣的处理处置技术现状[J]. 赵金艳,王金生,郑骥.  北京师范大学学报(自然科学版). 2012(03)
[3]地下水除砷技术的研究[J]. 冯丙义.  城市公用事业. 2010(01)
[4]地下水砷污染分析[J]. 丁爱中,杨双喜,张宏达.  吉林大学学报(地球科学版). 2007(02)
[5]中国地下水资源质量评价（Ⅱ）——地下水水质现状和污染分析[J]. 唐克旺,吴玉成,侯杰.  水资源保护. 2006(03)
[6]多功能高铁酸盐去除饮用水中砷的研究[J]. 苑宝玲,李坤林,邓临莉,张之东.  环境科学. 2006(02)
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硕士论文
[1]类水滑石材料的制备及其对铬离子的吸附性能研究[D]. 杨会朵.中国矿业大学 2016
[2]改性碳材料作为电容去离子电极的理论模拟及制备[D]. 陈佳.大连理工大学 2016
[3]多孔炭和流动电极的制备及其脱盐性能的研究[D]. 孟玉兰.大连理工大学 2015
[4]氢氧化铁和双金属氧化物的合成及其对溶液中砷的吸附[D]. 季珊珊.浙江大学 2006



本文编号：3467927