滤芯材料及其衍生物在电容去离子中的应用
发布时间：2022-01-22 13:01
电容去离子技术（Capacitive Deionization,CDI）是一种低能耗、低成本、绿色环保的新兴脱盐技术,且拥有离子级别的可操作性,在水处理领域具有无限的发展潜力,目前对其研究主要集中在电极材料、器件结构、理论模拟等方面。滤芯材料大部分为多孔材料,且部分材料具有特殊的分离功能,将滤芯材料结合到电容去离子技术中可以给二者带来更多的可能性。本文从器件结构和电极材料角度入手,把特定滤芯材料及其衍生物应用到电容去离子技术中,旨在发掘CDI新器件在水资源合理利用中的潜能,并且寻找更环保的电极材料:从器件结构角度出发,将具有一、二价离子分离功能的纳滤滤芯材料与CDI器件相结合,充分利用CDI可低能耗进行离子吸脱附的优势,发展可实现一二价离子高效分离的低能耗新型CDI衍生器件（Capacitive Deionization with Nanofiltration,NFCDI）。对添加纳滤滤芯前后CDI对一二价离子的吸附能力进行了实验和理论的研究,得出成功分离的关键是离子扩散系数的差异。实验得到NFCDI分离一二价离子的最佳吸附时长是1.5小时,可将等离子浓度混合溶液中一二价离子的浓度比提...
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
淡化技术分类示意图
2020年华东师范大学硕士学位论文3析法中使用了多对离子交换膜对，价格昂贵且能耗也较高，冷冻法在分离冰水混合物时不易于进行机械操作，太阳能蒸发法还在发展中，目前效率较低。本论文中的主角电容去离子技术仍在发展阶段，由于它的核心是利用电场力对盐水中的离子进行吸附和脱附，所以拥有能耗超低（0.2kWh/m3）[25]、低成本、绿色环保的优势，并且拥有更多的离子层面操作的可行性。1.2电容去离子技术研究概况图1-2电容去离子结构示意图Figure1-2SchematicdrawingoftheCDIcell.电容去离子技术（CapacitiveDeionization,CDI）[26-29]是近年来发展迅速的一种淡化脱盐技术和水处理技术，它的结构如图1-2所示,在两块平行相对放置的多孔碳电极之间通入浓盐水，并且在两个极板之间加一个额定电压（通常小于等于1.2V，因为小于电解水的理论电压1.23V[20]），盐水中的阳离子就会向负极（阳极）迁移，阴离子就会向正极（阴极）迁移，并且被储存在电极微孔和固液界面上形成的双电层（ElectricalDoubleLayers,EDLs）中，就可以在出水端获得淡水。如果去掉这个外加电压，通入适量的去离子水，并且将阴阳极短接或者施加一个反向电压，储存在双电层中的离子就会被释放出来，就可以在出水端获得浓盐水。这样的运作模式可以让我们在获取淡水的同时，获取高浓度的副产物，使得电容去离子技术拥有更广阔的应用前景[30]。VcellElectricalcurrentCurrentcollectorCurrentcollector-Porouscarbonelectrode-+Porouscarbonelectrode+SalineWaterFreshWater
2020年华东师范大学硕士学位论文5电极材料的研究，寻找适合CDI的经济环保、脱盐率高的电极材料[48,49]；还有对CDI的各种衍生器件的研究，不仅为了进一步提高脱盐率，例如通过添加离子交换膜等[31,50-53]，还有探究CDI在水处理领域更多的应用场景[20,27,30]；一直持续的还有对电容去离子的理论研究[51,54-56]。1.2.2CDI的器件结构在CDI的发展过程中，涌现出很多创新的器件结构（如图1-3所示），给CDI带来了很多独特的特性和创新的功能[27]。图1-3CDI的常见器件结构,(A)-(D)是静态电极CDI，包括（A）平行板结构，(B)流通式结构，(C)膜电容去离子和(D)反向电容去离子。（E）和（F）是使用不
【参考文献】：
期刊论文
[1]Filter Paper-Derived Three-Dimensional Carbon Fibers Film Supported Fe3O4 as a Superior Binder-Free Anode Material for High Performance Lithium-Ion Batteries[J]. PENG Xue,CUI Dongming,ZHENG Zhong,MA Qian,YUAN Liangjie. Wuhan University Journal of Natural Sciences. 2018(05)
[2]从低能耗脱盐到资源回收的电容去离子技术在环境领域的研究进展[J]. 王凯军,房阔,宫徽,何文妍. 环境工程学报. 2018(08)
[3]国内外家用净水器及活性炭滤芯的技术标准现状分析[J]. 丁秋华,何欢,任凌颖,王蒙蒙. 净水技术. 2017(11)
[4]电容去离子技术综述（一）:理论基础[J]. 黄宽,唐浩,刘丹阳,朱斯宇,任智勇. 环境工程. 2016(S1)
[5]电容去离子技术综述（二）:电极材料[J]. 黄宽,唐浩,刘丹阳,朱斯宇,任智勇. 环境工程. 2016(S1)
[6]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)
[7]基于阻力的齿轮型木纤维尾气微粒捕集器滤芯设计及试验[J]. 郭秀荣,梁中钰,杜丹丰,亓占丰,李明宝,刘跃雄. 农业工程学报. 2015(05)
[8]石墨带电极在电容法脱盐中的吸附特性研究[J]. 赵雅静,王越,徐世昌,吴雅菲,王汝国. 水处理技术. 2013(11)
[9]电化学基础（Ⅲ）——双电层模型及其发展[J]. 吴旭冉,贾志军,马洪运,廖斯达,王保国. 储能科学与技术. 2013(02)
[10]丙烯酸表面修饰聚丙烯滤芯棉的制备和吸附性能[J]. 李爱雪,赵常礼,刘长风,朱晓薇. 材料研究学报. 2013(01)
硕士论文
[1]炭化微米木纤维滤芯性能影响因素理论与试验研究[D]. 王冬冬.东北林业大学 2013
本文编号：3602241
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
淡化技术分类示意图
2020年华东师范大学硕士学位论文3析法中使用了多对离子交换膜对，价格昂贵且能耗也较高，冷冻法在分离冰水混合物时不易于进行机械操作，太阳能蒸发法还在发展中，目前效率较低。本论文中的主角电容去离子技术仍在发展阶段，由于它的核心是利用电场力对盐水中的离子进行吸附和脱附，所以拥有能耗超低（0.2kWh/m3）[25]、低成本、绿色环保的优势，并且拥有更多的离子层面操作的可行性。1.2电容去离子技术研究概况图1-2电容去离子结构示意图Figure1-2SchematicdrawingoftheCDIcell.电容去离子技术（CapacitiveDeionization,CDI）[26-29]是近年来发展迅速的一种淡化脱盐技术和水处理技术，它的结构如图1-2所示,在两块平行相对放置的多孔碳电极之间通入浓盐水，并且在两个极板之间加一个额定电压（通常小于等于1.2V，因为小于电解水的理论电压1.23V[20]），盐水中的阳离子就会向负极（阳极）迁移，阴离子就会向正极（阴极）迁移，并且被储存在电极微孔和固液界面上形成的双电层（ElectricalDoubleLayers,EDLs）中，就可以在出水端获得淡水。如果去掉这个外加电压，通入适量的去离子水，并且将阴阳极短接或者施加一个反向电压，储存在双电层中的离子就会被释放出来，就可以在出水端获得浓盐水。这样的运作模式可以让我们在获取淡水的同时，获取高浓度的副产物，使得电容去离子技术拥有更广阔的应用前景[30]。VcellElectricalcurrentCurrentcollectorCurrentcollector-Porouscarbonelectrode-+Porouscarbonelectrode+SalineWaterFreshWater
2020年华东师范大学硕士学位论文5电极材料的研究，寻找适合CDI的经济环保、脱盐率高的电极材料[48,49]；还有对CDI的各种衍生器件的研究，不仅为了进一步提高脱盐率，例如通过添加离子交换膜等[31,50-53]，还有探究CDI在水处理领域更多的应用场景[20,27,30]；一直持续的还有对电容去离子的理论研究[51,54-56]。1.2.2CDI的器件结构在CDI的发展过程中，涌现出很多创新的器件结构（如图1-3所示），给CDI带来了很多独特的特性和创新的功能[27]。图1-3CDI的常见器件结构,(A)-(D)是静态电极CDI，包括（A）平行板结构，(B)流通式结构，(C)膜电容去离子和(D)反向电容去离子。（E）和（F）是使用不
【参考文献】：
期刊论文
[1]Filter Paper-Derived Three-Dimensional Carbon Fibers Film Supported Fe3O4 as a Superior Binder-Free Anode Material for High Performance Lithium-Ion Batteries[J]. PENG Xue,CUI Dongming,ZHENG Zhong,MA Qian,YUAN Liangjie. Wuhan University Journal of Natural Sciences. 2018(05)
[2]从低能耗脱盐到资源回收的电容去离子技术在环境领域的研究进展[J]. 王凯军,房阔,宫徽,何文妍. 环境工程学报. 2018(08)
[3]国内外家用净水器及活性炭滤芯的技术标准现状分析[J]. 丁秋华,何欢,任凌颖,王蒙蒙. 净水技术. 2017(11)
[4]电容去离子技术综述（一）:理论基础[J]. 黄宽,唐浩,刘丹阳,朱斯宇,任智勇. 环境工程. 2016(S1)
[5]电容去离子技术综述（二）:电极材料[J]. 黄宽,唐浩,刘丹阳,朱斯宇,任智勇. 环境工程. 2016(S1)
[6]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)
[7]基于阻力的齿轮型木纤维尾气微粒捕集器滤芯设计及试验[J]. 郭秀荣,梁中钰,杜丹丰,亓占丰,李明宝,刘跃雄. 农业工程学报. 2015(05)
[8]石墨带电极在电容法脱盐中的吸附特性研究[J]. 赵雅静,王越,徐世昌,吴雅菲,王汝国. 水处理技术. 2013(11)
[9]电化学基础（Ⅲ）——双电层模型及其发展[J]. 吴旭冉,贾志军,马洪运,廖斯达,王保国. 储能科学与技术. 2013(02)
[10]丙烯酸表面修饰聚丙烯滤芯棉的制备和吸附性能[J]. 李爱雪,赵常礼,刘长风,朱晓薇. 材料研究学报. 2013(01)
硕士论文
[1]炭化微米木纤维滤芯性能影响因素理论与试验研究[D]. 王冬冬.东北林业大学 2013
本文编号：3602241
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/3602241.html
