双重活化多孔碳氮材料实现流动电极电容去离子高效矿井水脱盐

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作者 贺琼琼 彭海森 +5 位作者 孟振 苗真勇 万克记 许恩乐 高明强 黄少萌 《煤炭学报》 北大核心 2025年第3期1732-1746,共15页

严格的环保法规驱动下,煤矿在高盐矿井水回收处理上面临的挑战不断升级,因此迫切需要研发高效的深度脱盐技术,以突破行业困境并实现非常规水资源的利用。虽然流动电极电容去离子(FCDI)技术在脱盐领域内崭露头角,但仍存在电极材料性能造... 严格的环保法规驱动下,煤矿在高盐矿井水回收处理上面临的挑战不断升级,因此迫切需要研发高效的深度脱盐技术,以突破行业困境并实现非常规水资源的利用。虽然流动电极电容去离子(FCDI)技术在脱盐领域内崭露头角,但仍存在电极材料性能造成的脱盐能力壁垒。研究提出了一种双重活化多孔碳氮电极材料制备的新方法,以蔗糖为碳源,三聚氰胺为氮源,整合了双模板法、水蒸气活化、酸浸氧化及氮掺杂的优点,改善了材料的润湿性和导电性,同时使得电极材料具备独特整齐排列的柱状结构、更大的比表面积(1039.76 m^(2)/g)、更丰富的孔结构(0.32 cm^(3)/g)、更多的氮氧电负性点位和更好的润湿性能,以此实现高效,低能耗的矿井水脱盐。该材料(H_(2)O(g)-HNO_(3)/CN)应用于FCDI装置中且经过电压、活性材料含量、处理液初始浓度及pH的工艺优化后对1 g/L的NaCl溶液脱盐5 h,除盐率高达100%,平均脱盐速率、脱盐量、电荷效率及标准脱盐量能耗分别为0.00952mg/(min·cm^(2)),37.08mg/g,24.02%和481.98J/mol,即使经过7次循环吸脱附试验,除盐率仍能达到95.71%。为了探究H_(2)O(g)-HNO_(3)/CN的吸附除盐机理,进行了电化学性能、吸附动力学及等温线的分析。结果表明其比电容高达99.38 F/g,内电阻极小;对Na^(+)离子的吸附更符合伪二阶动力学模型和Langmuir等温线模型,对Na^(+)离子的饱和吸附量为4.30mg/g,饱和吸附时间为120min。 展开更多

关键词 双重活化 多孔碳氮材料 流动电极电容去离子 高盐矿井水 脱盐

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双阴膜流动电极电容去离子净化含铬废水

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作者 刘翰隆 张春鹏 +6 位作者 张思瑶 张洋 任学志 杜雅琳 张爽 马语璠 王彧洋 《中国环境科学》 北大核心 2025年第7期3799-3806,共8页

开发了一种完全对称的“双阴膜”流动电极电容去离子(SFCDI)装置处理含六价铬Cr(Ⅵ)废水,采用双阴离子交换膜和短路闭合模式,无需高浓度背景离子,即可实现高效Cr(Ⅵ)去除.结果表明,这一构型的显著特点是避免了传统FCDI中因使用阳离子交... 开发了一种完全对称的“双阴膜”流动电极电容去离子(SFCDI)装置处理含六价铬Cr(Ⅵ)废水,采用双阴离子交换膜和短路闭合模式,无需高浓度背景离子,即可实现高效Cr(Ⅵ)去除.结果表明,这一构型的显著特点是避免了传统FCDI中因使用阳离子交换膜而导致的Cr^(3+)回渗与总Cr浓度反弹问题.在1.2V电压、初始pH 5.0条件下,SFCDI在150min内将Cr(Ⅵ)浓度从50mg/L降低至0.41mg/L,总Cr去除效率达97.55%,能耗仅为0.12kWh/m^(3).与传统FCDI相比,SFCDI显著提高了总Cr去除效率并有效阻止Cr^(3+)回流.进一步研究分析了电压、活性炭含量、pH值及共存阴离子对处理性能的影响,并验证了SFCDI在连续运行及实际电镀废水处理中的适用性和稳定性.在180min内,对实际电镀废水的Cr(Ⅵ)去除率达97.68%,展现出绿色、高效、低能耗的应用潜力. 展开更多

关键词 双阴膜设计 流动电极电容去离子 六价铬 含铬废水 电镀废水

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传统电吸附与流动电极电容去离子技术对比和发展趋势

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作者 赵保华 刘晓娜 +5 位作者 胡彦云 贾天聪 谢强 贺燕 马相帅 马双忱 《化工进展》 北大核心 2025年第7期4101-4116,共16页

近年来,传统电吸附(capacitive deionization,CDI)这一新型电化学技术以其节能、无污染等优势发展迅速,这种技术主要利用电极吸附水中的离子,通过施加电压来实现水的净化。但传统电吸附(CDI)存在需要倒极、吸附效果差、脱附不彻底等问... 近年来,传统电吸附(capacitive deionization,CDI)这一新型电化学技术以其节能、无污染等优势发展迅速,这种技术主要利用电极吸附水中的离子,通过施加电压来实现水的净化。但传统电吸附(CDI)存在需要倒极、吸附效果差、脱附不彻底等问题。为解决这些问题,流动电极电容去离子(flow electrode capacitance deion,FCDI)技术应运而生。FCDI在传统CDI的基础上引入流动电极和离子交换膜,液态电极在装置内连续运行、无须脱附的特点,解决了倒极脱附的控制与脱附不彻底等问题。此外,离子交换膜的应用进一步提高了离子的迁移效率,大大提升了电吸附的工作效率。本文介绍了传统CDI和FCDI技术工作原理,对比了各自技术特点,总结了FCDI技术在水处理领域的应用前景,并且概述了FCDI技术的最新研究成果,对水处理行业研究者提供了有价值的参考。 展开更多

关键词 水处理 电化学 电吸附 流动电极 技术对比和发展

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流动电极电吸附(FCDI)与电渗析(ED)耦合实现连续脱盐技术研究 被引量：5

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作者 莫恒亮 唐阳 +1 位作者 陈咏梅 万平玉 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期91-95,共5页

在利用流动电极电吸附(FCDI)进行脱盐处理的同时以电渗析(ED)作为流动电极的再生单元,2个过程耦合可实现盐水的连续稳定脱盐。研究结果表明,FCDI的脱盐率随电压的增加而增大,随着盐水总流量的增加而减小;在优化条件下,FCDI的脱盐率达95%... 在利用流动电极电吸附(FCDI)进行脱盐处理的同时以电渗析(ED)作为流动电极的再生单元,2个过程耦合可实现盐水的连续稳定脱盐。研究结果表明,FCDI的脱盐率随电压的增加而增大,随着盐水总流量的增加而减小;在优化条件下,FCDI的脱盐率达95%,水效为95%。当FCDI采用连续工作模式而ED采用间歇式工作时,可充分发挥前者脱盐能耗低、水效高以及后者对于流动电极脱盐速率大及体积小的优势。FCDI+ED耦合技术解决了FCDI技术中流动电极的再生效率低、再生不稳定及设备体积大的问题。 展开更多

关键词 流动电极电吸附 电渗析 脱盐 高水效 流动电极再生

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碳纳米管流动电极分散性和悬浮稳定性的优化 被引量：2

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作者 赵晓童 徐世昌 +2 位作者 马冬雅 王越 王巧灵 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期956-963,共8页

流动电极作为一种由碳纳米材料、分散剂和去离子水组成的水性悬浮液体系,其良好的材料分散性和悬浮稳定性是确保流动电极电容法去离子装置(FCDI)脱盐性能的关键。本文以碳纳米管(CNT)为流动电极的活性材料,通过磺化剂实现了CNT材料表面... 流动电极作为一种由碳纳米材料、分散剂和去离子水组成的水性悬浮液体系,其良好的材料分散性和悬浮稳定性是确保流动电极电容法去离子装置(FCDI)脱盐性能的关键。本文以碳纳米管(CNT)为流动电极的活性材料,通过磺化剂实现了CNT材料表面的亲水化改性,重点研究分析了CNT改性前后流动电极的比电容、分散性和悬浮稳定性变化规律;探究了水性分散剂种类[十二烷基硫酸钠(SDS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)]和含量对流动电极性能的影响。结果表明,改性后的CNT-S流动电极的分散性和悬浮稳定性明显优于CNT流动电极,其比电容略低但比电容的稳定性较高。与CNT-S具有相同电荷特性的分散剂SDS比CTAB更有助于提高CNT-S流动电极的分散性和悬浮稳定性,当SDS比含量为0.6时,CNT-S流动电极的比电容最大,为40.04F/g。在工作电压为1.2V、SDS比含量为0.6、原料液浓度为1.0g/L (NaCl溶液)时,对FCDI装置的脱盐稳定性测试结果表明:装置的初始盐移除效率为51.9%,经20次循环脱盐后其除盐效率仍可保持在51.6%,证明所制备的流动电极具有很好的循环稳定性,为FCDI技术实用化开发提供了实验依据。 展开更多

关键词 流动电极 磺化碳纳米管(CNT-S) 比电容 分散性 悬浮稳定性

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流动电极电容去离子技术综述:研究进展与未来挑战 被引量：8

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作者 王祺 房阔 +1 位作者 贺聪慧 王凯军 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期975-989,共15页

随着全球能源危机的加剧和碳中和的提出,污水资源化和能源回收成为近年来的研究热点。电容去离子(CDI)这一新型电化学技术,以节能、无污染等优势受到广泛关注。流动电极电容去离子(FCDI)技术是在CDI技术的基础上,结合离子交换膜及流动... 随着全球能源危机的加剧和碳中和的提出,污水资源化和能源回收成为近年来的研究热点。电容去离子(CDI)这一新型电化学技术,以节能、无污染等优势受到广泛关注。流动电极电容去离子(FCDI)技术是在CDI技术的基础上,结合离子交换膜及流动电极的新型电化学吸附方法,在保持节能的同时,能够实现连续运行从而不间断地产水。本文重点关注FCDI技术的原理、设计、操作模式、考察指标及在环境领域中的应用(包括污水处理、能源回收及其他新兴应用),全面概述了这项水处理技术的研究进展和未来前景。此外,还介绍了FCDI系统中常用性能评价指标,以便不同系统、不同条件之间进行对比。最后,提出了FCDI技术在未来全面应用中的主要挑战。 展开更多

关键词 吸附 电化学 电吸附技术 流动电极 电容去离子 研究进展 环境应用 废水

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流动电极电容去离子技术研究进展 被引量：2

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作者 雍天智 李阳 +3 位作者 陆建刚 林若昀 吴俊升 左晓俊 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期17-25,共9页

具有低成本、低能耗、高效率优势的电容去离子技术(CDI)是缓解水危机的有效手段。流动电极电容去离子技术(FCDI)通过将流动电极和离子交换膜耦合,可弥补传统CDI技术吸附能力有限、无法长期连续运行的技术瓶颈。经过近十年的广泛研究,FCD... 具有低成本、低能耗、高效率优势的电容去离子技术(CDI)是缓解水危机的有效手段。流动电极电容去离子技术(FCDI)通过将流动电极和离子交换膜耦合,可弥补传统CDI技术吸附能力有限、无法长期连续运行的技术瓶颈。经过近十年的广泛研究,FCDI技术在理论研究、材料开发和工程应用上取得了积极进展,展现出了良好的应用前景。对FCDI技术进行了系统综述,介绍了其发展历程及运行原理,并从装置构型、运行模式、材料创新和参数影响等方面深入分析了影响脱盐性能的关键因素,指出提升脱盐性能的优化策略。此外,总结了FCDI技术在水体脱盐、水污染治理及资源化、能源回收等领域的应用现状,评价了该技术的经济性和实用性,最后提出FCDI技术未来可行的发展方向。 展开更多

关键词 流动电极电容去离子 系统优化 脱盐 废水资源化

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流动电极电容去离子去除铵根离子模型及优化

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作者 李翱 王宏洋 +3 位作者 孙宇巍 王旭 汪霞 朱光灿 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期2123-2131,共9页

为了更直观地研究流动电极电容去离子(flow electrode capacitive deionization,FCDI)除氨工艺的机理并进行高效改进,本文构建了FCDI装置去除NH_(4)^(+)的电化学稳态模型,实验结果模拟准确率达到93.8%。利用该模型研究了FCDI除氨工艺在... 为了更直观地研究流动电极电容去离子(flow electrode capacitive deionization,FCDI)除氨工艺的机理并进行高效改进,本文构建了FCDI装置去除NH_(4)^(+)的电化学稳态模型,实验结果模拟准确率达到93.8%。利用该模型研究了FCDI除氨工艺在进水流量、电流密度、电极液中活性炭质量分数等工况条件下的能耗和去除效率变化趋势,计算离子选择性和去除速率两个指标,定性阐明操作参数对去除氨的影响机理,筛选出较优化工况。研究结果表明,FCDI除氨工艺在进水流量1.25mL/min、电流密度21.26A/m^(2)、活性炭质量分数为10%时,除氨效率为74.5%,能耗为29.62kWh/kg N,达到较为理想的状态。在优化的工况条件下,讨论了NH_(4)^(+)在FCDI装置内部的微观传输情况,考虑到过长的流道长度会增强电流密度的极化现象,降低装置除氨性能,提出了串联装置的建议。保持流道长度和工况条件不变,串联的装置可以比原装置的去除效率提升32.9%,同时去除单位质量N的能耗降低22.0%,表明装置的改进是有效的。优化后的FCDI除氨工艺比同类处理工艺更有优势,NH_(4)^(+)去除效率更高,能耗更低,具有广泛应用前景。 展开更多

关键词 流动电极电容去离子 电化学 模型 废水 氨氮

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流动性电极电容去离子技术的脱盐性能研究 被引量：6

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作者 杨宏艳 张卫珂 +5 位作者 葛坤 焦琛 贾佳 王佳玮 梁颖 邓钏 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期911-915,919,共6页

为改进传统静态电容去离子技术(CDI)的脱盐性能,组装了流动性电极电容去离子系统(FCDI),并分别以活性炭80(AC80)和纳米洋葱炭(CNOs)制备电极浆液,考察在不同电压、盐溶液流速、盐浓度等条件下FCDI的脱盐效果。实验结果表明,AC80制备的... 为改进传统静态电容去离子技术(CDI)的脱盐性能,组装了流动性电极电容去离子系统(FCDI),并分别以活性炭80(AC80)和纳米洋葱炭(CNOs)制备电极浆液,考察在不同电压、盐溶液流速、盐浓度等条件下FCDI的脱盐效果。实验结果表明,AC80制备的电极浆液脱盐性能优于CNOs,FCDI的脱盐率随电压的增加而增大,随盐溶液流速的增加而减小,当以AC80制备电极浆液,电压为1.4V,盐溶液进水质量浓度为100mg/L,流速为2.5mL/min,进料室盐溶液流速与阴阳电极室中电极浆料流速比为1∶2∶2时,FCDI的脱盐率达70.38%。在最佳运行条件下构建二级串联FCDI模组,其对100mg/L盐溶液的脱盐率达82.63%,随着盐浓度的增大,二级串联FCDI模组的脱盐率随之降低,但脱盐速率及比吸附量逐渐增加,导致脱盐比能耗降低。 展开更多

关键词 流动性电极 电容去离子 电压 脱盐

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用流动载体电极快速测定饮料中的糖精钠 被引量：1

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作者 张振宇 姚金柱 《食品工业科技》 CAS CSCD 北大核心 1990年第6期60-61,36,共3页

糖精钠易溶于水,甜度约为蔗糖的500倍,是食品和饮料中常用的甜味剂;但因其无营养价值,国家标准规定使用量最多不得超过150mg·kg^(-1)。测定饮料中糖精钠含量,目前普遍采用萃取比色法或薄层层析法,这些方法试样需经乙醚多次萃取分离... 糖精钠易溶于水,甜度约为蔗糖的500倍,是食品和饮料中常用的甜味剂;但因其无营养价值,国家标准规定使用量最多不得超过150mg·kg^(-1)。测定饮料中糖精钠含量,目前普遍采用萃取比色法或薄层层析法,这些方法试样需经乙醚多次萃取分离,手续繁杂,回收率低,很难适应市场检测需要。 展开更多

关键词 饮料 糖精钠 测定 流动载体电极

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氯离子　电极流动法（试行）

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作者 陈亚蕾 华秀 《中国环境监测》 CSSCI CSCD 北大核心 1994年第1期20-21,共2页

氯离子　电极流动法（试行）概述１．方法原理（１）工作流程：见图１。曰１沈桂示慰自一１２储设街３４动系４三通管５流通政６指示电极７＃比电极ＳＢｉｔ功演出口９离子计。１０废液瓶（２）工作原理：试液与离子强度调节剂分别由蠕... 氯离子　电极流动法（试行）概述１．方法原理（１）工作流程：见图１。曰１沈桂示慰自一１２储设街３４动系４三通管５流通政６指示电极７＃比电极ＳＢｉｔ功演出口９离子计。１０废液瓶（２）工作原理：试液与离子强度调节剂分别由蠕动泵引入系统，经过一个三通管混合后... 展开更多

关键词 水质监测 氯离子 电极流动法

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NG-MFCs协同FCDI处理含盐废水应用研究

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作者 梁颖 张卫珂 +2 位作者 杨宏艳 焦琛 王佳玮 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期83-86,共4页

以氮掺杂石墨烯(NG)催化微生物燃料电池(MFCs)的阴极,同时多级串并联方式连接MFCs与流动电极电容去离子(FCDI)装置,用以处理含盐废水。结果表明,NG-MFCs的产电脱氮性能明显提升,其最大输出电压为523 m V,NH_4^+-N的去除率达到92.7%;并... 以氮掺杂石墨烯(NG)催化微生物燃料电池(MFCs)的阴极,同时多级串并联方式连接MFCs与流动电极电容去离子(FCDI)装置,用以处理含盐废水。结果表明,NG-MFCs的产电脱氮性能明显提升,其最大输出电压为523 m V,NH_4^+-N的去除率达到92.7%;并联方式下的MFCs产电输出更加稳定,处理Na Cl质量浓度2 g/L的盐溶液,MFCs-FCDI装置的除盐率达到30%。因此,NG-MFCs以其输出能量FCDI进行除盐,可达到能源利用与污水处理的双重效果。 展开更多

关键词 微生物燃料电池(MFCs) 氮掺杂石墨烯(NG) 阴极 流动电极电容去离子(FCDI) 除盐

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