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氮掺杂多孔碳电极的制备及其在电容去离子技术中的性能研究(3)

时间:2021-12-25 16:00来源:毕业论文
1。2 脱盐技术简介 常用的脱盐技术除了蒸馏法和膜法之外,还有离子交换法、电渗析法、反渗透法以及电 容去离子等。 1。2。1 蒸馏法 蒸馏法需要对含盐

1。2 脱盐技术简介

常用的脱盐技术除了蒸馏法和膜法之外,还有离子交换法、电渗析法、反渗透法以及电 容去离子等。

1。2。1  蒸馏法

蒸馏法需要对含盐溶液进行加热,溶液中的水分受热汽化,从溶液中蒸发出来,而盐分 得以保留在溶液中。汽化的水蒸气进入预先设计好的冷却回流系统冷凝回流,即得到了去离 子水。蒸馏法作为传统的海水淡化的方法,已经实现了工业化。但是由于蒸馏过程中存在两 次相态的转变,所以耗能较大[2]。另外蒸馏法的产水率也偏低。

1。2。2  离子交换法

离子交换法[3]是现阶段实际生产中应用最普遍,技术最成熟的脱盐方法。设备中的阴阳离 子交换树脂中含有可交换离子,可以与原水中具有相同电荷的阴阳离子进行交换反应。这样 便达到了去除水中盐类的目的。根据离子交换树脂的特性,在树脂吸附饱和后可以利用酸碱 实现再生,循环使用 [4]。离子交换法不仅除盐效率高,而且原理简单,设备易于操作。但其 也有着不足。由于离子交换树脂的普遍适用性差,这种方法对不同待去除离子需要不同的交

换剂。因此该方法适用于浓度低,离子杂质单一的溶液。另外,树脂再生时容易产生造成二 次污染的酸碱废水。

1。2。3  电渗析法

电渗析法[5]属于膜分离技术,不同于自然渗析依靠膜两侧溶液的浓度差而产生的推动力。 它依靠的是外加直流电场的作用力,在电位差的推动下,水中的阴阳离子在离子交换膜的选 择作用下定向迁移,从而实现脱盐的目的。其优点是工艺流程简单,不需要依靠酸碱再生, 除盐率高,技术发展成熟,容易设备批量化。但是它也有着能耗大的缺点,另外在生产运行 中,设备容易发生结垢现象,影响设备的寿命和生产运行。论文网

1。2。4  反渗透法

半透膜具有选择透性,即只允许水分的通过并阻隔溶质分子。反渗透法正是基于这一基 本原理,在外界压力的作用下,实现从含有杂质的水溶液中选择性脱盐的目的。正常的在半 透膜的作用下,水分从半透膜一侧浓度低的淡水处向另一侧盐水侧渗透,发生渗透现象。但 当增大高浓度侧的压力,且这个压力超过了两侧的渗透压时。高浓度侧的水分便会通过半透 膜进入低浓度侧,发生反渗透现象。这样盐水就得到了淡化[6]。该方法的优点是除盐效率高, 并且能够有效地去有机物、无机盐和细菌等微生物,出水水质高于其它工艺;但是该方法耗 能较大,分离效果取决于半透膜的特性[7,8],同时反渗透方法的产水率较低,半透膜容易受到 污染,出于对膜元件的保护,脱盐前往往需要对溶液进行适当预处理。

1。2。5 电去离子法

电去离子技术(Electrodeionization,EDI),将电渗析和离子交换相结合,在一定程度上弥 补了两者的不足 [9]。它保留了电渗析拖延生产的连续性和离子交换脱盐法的高效性,同时又 避免了离子交换法在再生过程中面临的二次污染的难题。它的除盐机理不仅涉及到电渗析的 脱盐,树脂对离子的吸附作用,还包括了离子在树脂中的迁移作用。但该技术局限于纯水的 制作,不适用于高浓度盐水的脱盐。

1。2。6 电容去离子法

电容去离子技术(Capacitive Deionization,CDI),又称电吸附法(Electrosorb Technology, EST),它将电化学理论和吸附分离技术两者相结合。根据电化学中的双电层理论,孔道丰富 的电极表面具有吸附和电化学特性,在电化学应用过程中电极材料的表面和孔道内壁会形成 双电层[10]。当盐溶液从相对的两片施加了电压的电极中间流过时,由于电场的作用,盐溶液 中的阴阳离子分别朝着带相反电荷的电极发生迁移。溶液中的阴阳离子就在吸附作用下进入 电极材料的孔道中,形成双电层,这样一来便降低了水溶液中的含盐率,得到了相对纯净的 氮掺杂多孔碳电极的制备及其在电容去离子技术中的性能研究(3):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_87277.html

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