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改性碳毡电极构建杂化膜电容去离子去除阴离子型染料的性能及机理
1
作者 谷佳蓉 陈瑞程 +4 位作者 杨晨旭 马俊俊 牛建瑞 李耘科 刘春 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4292-4302,共11页
根据染料不过膜的特点,构建了新型杂化半膜膜电容去离子(MCDI)装置,首次利用MCDI对阴离子型染料进行去除.将铁氧化物以不同铁碳质量比掺杂在碳毡(CF)中制备复合电极,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等... 根据染料不过膜的特点,构建了新型杂化半膜膜电容去离子(MCDI)装置,首次利用MCDI对阴离子型染料进行去除.将铁氧化物以不同铁碳质量比掺杂在碳毡(CF)中制备复合电极,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等多重手段表征电极材料的形貌、结构和化学组成等,表明铁氧化物的成功掺杂.并根据循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)证明铁氧化物掺杂比例为25%的改性材料CF-Fe(25%)具有最优的电化学性能.对比CFs对阴离子型染料刚果红(congo red,CR)的去除效果,并探究电压、染料浓度和pH等参数对CR去除性能的影响,验证最佳条件下对其他阴离子型染料的去除效果.结合自由基捕获实验阐述MCDI对阴离子型染料的降解机理.得到在1.2 V电压,流速3 mL·min^(−1)下,pH 7的进水环境中,对100 mg·L^(−1)的CR、新胭脂红染料(new carmine,NC)和日落黄染料(sunset yellow FCF,SY FCF)在15 min内分别达到66.3%、61.6%和60.7%的去除率,且酸性环境有利于染料的去除.新型杂化半膜MCDI装置可直接将离子型染料富集,后经阳极产生的高活性自由基(·OH)氧化降解、去除,铁氧化物的掺杂可增加电极反应活性位点,利于染料的吸附,并促进·OH的生成.·OH是降解染料的主要作用力.该方法去除效率高,同时避免了膜污染,为MCDI去除阴离子型染料方面提供科学依据. 展开更多
关键词 杂化膜电容去离子 复合电极材料 碳毡 铁氧化物 阴离子型染料.
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膜电容去离子电极制备技术研究进展 被引量：2
2
作者 陈乡 廖文胜 +2 位作者 王立民 胥国龙 李宏星 《湿法冶金》 CAS 北大核心 2020年第4期277-284,共8页
膜电容去离子技术(MCDI)的关键是电极的制备。介绍了电极制备常用材料、电极成型工艺和电极结构;对比分析了不同电极材料对脱盐效果的影响,以及电极加工工艺和机械结构的选择依据;提出MCDI电极材料研究应重点关注有效孔径占比率。
关键词 膜电容去离子(MCDI) 电极材料 电极成型工艺 电极结构
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堆叠碳纤维电极在膜电容去离子脱盐中的应用
3
作者 陈旭东 李朝霞 +4 位作者 马俊俊 王晓菊 牛建瑞 张静 刘春 《河北科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第5期513-522,共10页
为了提高电化学脱盐装置中电极总吸附容量及脱盐性能,提出一种将堆叠碳纤维作为电极,且在电极之间加入钛网提升电极片层间导电性的方法。采用控制变量法设计脱盐实验,考察进水盐质量浓度、堆叠碳纤维电极厚度、增加钛网导体对脱盐性能... 为了提高电化学脱盐装置中电极总吸附容量及脱盐性能,提出一种将堆叠碳纤维作为电极,且在电极之间加入钛网提升电极片层间导电性的方法。采用控制变量法设计脱盐实验,考察进水盐质量浓度、堆叠碳纤维电极厚度、增加钛网导体对脱盐性能的影响,并从吸附热力学和动力学角度分析吸附过程。结果表明:堆叠碳纤维电极会导致脱盐效率有所下降,其每层吸附容量由9.74 mg/g下降到2.86 mg/g。但通过增加多层钛网作为导电体可以有效提升脱盐速度,当增加至3层时,装置的脱盐速度较单层提高了2.1倍。堆叠碳纤维电极可解决单层电极吸附容量有限和无法长时间处理高浓度含盐水的问题,加入钛网可有效提升多层电极的导电性,从而提升脱盐性能。所提方法可为多层电极的设计及提升电极导电性提供新思路,对于电容去离子的工程化应用具有指导意义。 展开更多
关键词 环境工程学其他学科 堆叠电极 膜电容去离子 活性碳纤维 钛网 脱盐性能
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膜电容去离子和微生物电容脱盐电池研究进展 被引量：1
4
作者 刘丹阳 唐浩 +2 位作者 黄宽 谢雷杰 任智勇 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期20-24,共5页
介绍了膜电容去离子(MCDI)的脱盐性能和再生性能、膜的材料和形式、恒压操作和恒流操作的对比以及微生物脱盐电池(MCDC)的原理和优势。指出如何降低MCDI的内阻、提高MCDI脱盐效率将成为未来MCDI的主要研究方向之一;进一步优化MCDC反应器... 介绍了膜电容去离子(MCDI)的脱盐性能和再生性能、膜的材料和形式、恒压操作和恒流操作的对比以及微生物脱盐电池(MCDC)的原理和优势。指出如何降低MCDI的内阻、提高MCDI脱盐效率将成为未来MCDI的主要研究方向之一;进一步优化MCDC反应器,保证长期稳定运行将成为未来MCDC的主要发展方向。 展开更多
关键词 电容去离子 膜电容去离子 微生物电容脱盐电池
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膜电容去离子的数值模拟及准连续式脱盐的实现 被引量：2
5
作者 陈云斌 应迪文 +1 位作者 吴阳春 贾金平 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期20-24,共5页
膜电容去离子(MCDI)脱盐是废水脱盐的热点,但其间歇式运行不利于工程应用。采用数值模型查找MCDI脱盐系统扰动的原因,并从模拟角度验证改进系统的可行性,结果表明:(1)利用MCDI模型模拟了恒电流运行模式下MCDI出水盐浓度随时间的变化曲线... 膜电容去离子(MCDI)脱盐是废水脱盐的热点,但其间歇式运行不利于工程应用。采用数值模型查找MCDI脱盐系统扰动的原因,并从模拟角度验证改进系统的可行性,结果表明:(1)利用MCDI模型模拟了恒电流运行模式下MCDI出水盐浓度随时间的变化曲线,发现当模拟与实验流速的校正因子为1.0时模拟和实验结果具有良好的匹配程度;(2)从脱盐模拟结果看,简便的时间控制准连续式MCDI运行方式(即单电磁阀MCDI脱盐系统)分离的淡水和浓水都存在极大的浓度扰动,而引入缓冲时间因子、增加两个二级电磁阀的改进系统(即三阀准连续式MCDI脱盐系统)的出水扰动几乎消失,水质得到了提升,可实现准连续式脱盐。 展开更多
关键词 膜电容去离子 数值模拟 准连续式脱盐
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膜电容去离子法海水淡化装置单元脱盐过程的数值模拟
6
作者 肖民 金苗苗 姚寿广 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第11期110-114,共5页
本文针对一种基于中部流入式的膜电容法脱盐装置组件,建立了脱盐单元的三维瞬态分析模型。在对模拟结果线性回归拟合验证了该模型适用性基础上,对脱盐单元进行了数值模拟分析。结果表明:随着入口孔径的增大,MCDI脱盐单元的出口最低浓度... 本文针对一种基于中部流入式的膜电容法脱盐装置组件,建立了脱盐单元的三维瞬态分析模型。在对模拟结果线性回归拟合验证了该模型适用性基础上,对脱盐单元进行了数值模拟分析。结果表明:随着入口孔径的增大,MCDI脱盐单元的出口最低浓度升高,而出口最高浓度降低;且入口孔径越大,其达到吸附饱和的时间越长,但吸附效率越小,脱附时间也相应增加,脱附效率能够达到的峰值也越大;同一入口孔径条件下,反接脱附方式下能够达到的最高出口浓度均高于短接方式。 展开更多
关键词 膜电容去离子 中部流入型 数值模拟
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膜法电容去离子技术用于水溶液中单/多价阴离子的分离 被引量：6
7
作者 潘杰峰 郑瑜 +3 位作者 丁金成 施文慧 沈江南 高从堦 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期3502-3508,共7页
将电容去离子技术(CDI)与单价阴离子选择性交换膜结合构建新型膜法电容去离子膜堆(PSMCDI),并探索其在单/多价阴离子分离中的应用。采用自制的测试装置,以Cl-/SO42-水溶液为模拟体系,并选择现有的两种商业化单价阴离子选择性交换膜(ASV... 将电容去离子技术(CDI)与单价阴离子选择性交换膜结合构建新型膜法电容去离子膜堆(PSMCDI),并探索其在单/多价阴离子分离中的应用。采用自制的测试装置,以Cl-/SO42-水溶液为模拟体系,并选择现有的两种商业化单价阴离子选择性交换膜(ASV和ACS)作为膜元件,系统地研究了各参数(PSMCDI种类、阴离子组成和浓度、pH、操作时间、电压和流速)对单价离子选择性的影响。结果表明,总阴离子去除量随着阴离子浓度的增加而增加,但是对于单价离子(Cl-)选择性降低。随着操作时间的增加,单价离子(Cl-)选择性也降低。对于ASV膜,在1.2 V的直流电压、10 min吸附时间和30 ml·min-1进料流速的条件下得到1.6的单价阴离子去除选择性。同时,在相同条件下,ACS膜的单价阴离子去除选择性为1.4。 展开更多
关键词 膜电容去离子 单价选择性阴离子交换膜 选择性分离 单/多价阴离子分离
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连续进水模式下电容去离子技术除氟研究 被引量：1
8
作者 杨帆 张峰 +4 位作者 王东升 李红艳 崔佳丽 王朝旭 崔建国 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期105-110,共6页
采用连续进水模式电容去离子技术(CDI)进行除氟研究,探讨了原水质量浓度、电压、流速、pH、共存离子、离子交换膜对除氟的影响,通过动力学分析探讨了其去除机理,并考察了电极的再生性能。结果表明,在原水质量浓度为50 mg/L、电压为1.5 ... 采用连续进水模式电容去离子技术(CDI)进行除氟研究,探讨了原水质量浓度、电压、流速、pH、共存离子、离子交换膜对除氟的影响,通过动力学分析探讨了其去除机理,并考察了电极的再生性能。结果表明,在原水质量浓度为50 mg/L、电压为1.5 V、流速为7 mL/min的条件下,电极吸附量可以达到3.17 mg/g。原水质量浓度越高、电压越大,电极的吸附量就越高。撤去电压电极即可高效再生,5次循环后,电极吸附能力可保持86%。离子交换膜可有效减弱pH波动,提高电极再生性能,但吸附量降低。连续进水模式下CDI除氟过程遵循准一级动力学模型,吸附速率与剩余电容成正比。 展开更多
关键词 电容去离子(CDI) 连续进水模式 除氟 膜电容去离子(MCDI) 电极再生
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膜电极在矿山开采废水处理中的应用研究 被引量：2
9
作者 刘笑研 李桂菊 +1 位作者 张朕 赵瑞华 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期86-89,100,共5页
利用自制的膜电极进行膜电容去离子(MCDI)实验,并对离子交换膜的性能指标进行了表征。探讨了各因素对膜电容去离子效果的影响,确定了最佳参数。研究结果表明,对于安装1对电极、电极面积共400 cm2的实验装置,电吸附的最佳操作条件:施加电... 利用自制的膜电极进行膜电容去离子(MCDI)实验,并对离子交换膜的性能指标进行了表征。探讨了各因素对膜电容去离子效果的影响,确定了最佳参数。研究结果表明,对于安装1对电极、电极面积共400 cm2的实验装置,电吸附的最佳操作条件:施加电压1.2 V、进水流速17.0 m L/min、Zn2+45 mg/L,最佳条件下对Zn2+的去除率为97.64%。在对矿山开采废水处理时,MCDI的TDS吸附量为26.61 mg/g,高于电容去离子(CDI)的18.75 mg/g。 展开更多
关键词 离子交换膜 膜电容去离子 金属离子
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操作参数对CDI/MCDI脱盐性能的影响及对比分析 被引量：2
10
作者 刘锐 张琪琪 +1 位作者 姚寿广 金苗苗 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期75-80,共6页
针对电容法/膜电容法(CDI/MCDI)两种去离子脱盐过程,建立3D瞬态多物理场分析模型。采用该模型模拟了CDI和MCDI的整个脱盐过程,然后分析了四种操作参数下(电压、入口浓度、流速和流道间距)对CDI和MCDI脱盐性能的影响。结果如下:电压增大... 针对电容法/膜电容法(CDI/MCDI)两种去离子脱盐过程,建立3D瞬态多物理场分析模型。采用该模型模拟了CDI和MCDI的整个脱盐过程,然后分析了四种操作参数下(电压、入口浓度、流速和流道间距)对CDI和MCDI脱盐性能的影响。结果如下:电压增大时两单元的电吸附量都随而增加,但相同电压下MCDI的电吸附量都高于CDI。随入口浓度的增加,MCDI与CDI单元的电吸附量的差异呈现出基本不大到逐渐明显的变化。MCDI与CDI单元的电吸附量均随入口流速增加而降低。MCDI与CDI电吸附量都随流道间距增加而降低,同等流道间距下MCDI的电吸附量高于CDI。在相同操作条件下,MCDI的脱盐性能优于CDI。 展开更多
关键词 电容去离子 膜电容去离子 数值模拟 操作参数
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