离子交换树脂/活性炭复合电极制备及选择性吸附性能研究

发布时间：2021-10-08 13:49

　　采用阴离子交换树脂和活性炭制备复合电极,探讨了影响复合电极性能的因素并测定了其实际脱盐和选择性吸附性能。结果表明,当选用矿物质活性炭,活性炭与树脂质量比为1∶3,粘结剂PVDF质量分数为10%,制备的复合电极平均电容量为92.0 F/g,对KCl溶液的脱盐率比纯活性炭电极提高了32.1%,对V（Ⅳ）、Al（Ⅲ）两种离子分离因数为29.57,分离效果显著,有较好的电化学性能和选择性吸附性能。 

【文章来源】：工业安全与环保. 2016,42(12)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

不同活性炭的XＲD图谱

可以看出，矿物质活性炭有较好的晶体结构，含有一部分石墨和石英，石墨具有一定的导电性能，可提高矿物质活性炭的导电性。木质活性炭和椰壳活性炭的XＲD图谱呈弥散峰形式，这两种活性炭是非晶态的状态的活性炭，其成分中不含石墨，主要杂质是石英。比较而言，矿物质活性炭结构更稳定，导电性能较好。3种活性炭电极分别取3g作为电极材料，加入质量分数为10%的粘结剂PVDF在有机溶剂DMAC中均匀混合后，制成1cm×1cm的测试电极片，用电化学工作站对3种活性炭进行交流阻抗测试。图2为3种活性炭的交流阻抗谱Nyquist图。图23种活性炭的交流阻抗谱(Nyquist图)从图2可知，在低频区，木质活性炭和椰壳活性·52·

缱柙酱?［7］，因此可知矿物质活性炭的导电性能较好。由于电极材料应具备较大的比表面积，较多的表现官能团和良好的导电性，综合考虑，3种活性炭中选取矿物质活性炭为宜。2．2树脂添加量对电极性能的影响选用3g矿物质活性炭，加入一定质量的阴离子交换粉末树脂。活性炭与树脂添加质量比依次为5∶1，3∶1，1∶1，1∶2，1∶3，1∶5，粘结剂PVDF添加量为有效活性组分质量的10%，在有机溶剂DMAC中均匀混合制成1cm×1cm的测试电极片。考察不同活性炭和树脂比例对电极平均电容量的影响，结果如图3所示。图3树脂添加量对电极的平均电容量的影响由图3可以看出，随着树脂添加量的增大，复合电极的平均电容量逐渐增大，当树脂添加量为活性炭质量的3倍时，平均电容量达到最大为92．0F/g，这是因为离子交换粉末树脂可在水溶液中发生电离，使树脂带有负电荷，且本身带有亲水性－OH官能团，因此可以增加复合电极的亲水性和导电性，提高平均电容量。当树脂的添加量增大到活性炭5倍时，复合电极的平均电容量反而下降，这是由于树脂主要结构是不导电的高分子骨架，当树脂含量过大时，电极电阻增大，导电性降低，平均电容量下降。因此，当活性炭与树脂质量比为1∶3时，电极吸附特性良好。2．3粘结剂添加量对数值性能的影响选取3g矿物质活性炭，活性炭与树脂添加比例为1∶3，粘结剂的质量分数依次为2%，6%，10%，14%，18%，将混合物在有机溶剂DMAC中均匀混合制成1cm×1cm的测试电极片。考察不同粘结剂添加量对电极平均电容量的影响，结果如图4所示。图4粘结剂量对电极平均电容量的影响在电极的制备过程中加入一定质量的粘结剂可以将电极吸附材料和集电极紧密粘接在一起，提高制备电极有效活性组分含量和机械强度

【参考文献】：
期刊论文
[1]电吸附除盐技术之电极材料研究进展[J]. 王鑫,包景岭,马建立.  四川环境. 2010(02)
[2]金属氧化物超级电容器的研究进展[J]. 杨惠,石兆辉,陈野,张密林.  电池. 2005(06)

硕士论文
[1]电容法脱盐用电极成型条件优化与性能研究[D]. 陈新金.天津大学 2012
[2]聚吡咯纳米纤维修饰电极用于电容法脱盐实验研究[D]. 张玉洁.天津大学 2008



本文编号：3424288