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爆米花衍生多孔炭材料及其在电容去离子中的应用

2021-03-09吴秉寰余静蒙日桂

新型工业化 2021年1期

吴秉寰,余静,蒙日桂

(扬州大学环境科学与工程学院,江苏 扬州 225000)

0 引言

水资源短缺是21世纪全人类所面临的重大挑战。目前,全世界大约有三分之一的人口生活在水资源紧张的国家,且含盐废水严重威胁着人类的饮用水安全[1]。电容去离子技术(CDI)是一种节能环保的水处理技术,近年来成为水体淡化技术的研究热点[2]。

CDI的原理是引入一个电场使带电离子吸引到极性相反的电极上,盐离子在电极表面形成的电双层(EDL)的作用下储存在电极孔隙内。电极材料影响CDI的脱盐效果,繁琐的制备方法限制了CDI电极材料进一步发展。生物质材料具有丰富、廉价、可再生等优点,是制备活性炭常用原料,因此将生物质制备为CDI电极材料具有的经济价值和应用潜力。

本项目通过物理化学(微波膨化效应)与化学活化相结合,从廉价的爆米花中获得了多孔炭材料,对其进行物理表征、电化学表征以及CDI测试,探究其作为CDI电极的可能性。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

实验采用的主要材料和试剂包括:食用爆米花、聚偏氟乙烯、导电炭黑、碳酸氢钾(KHCO3)、无水乙醇(C2H5OH)、N-甲基吡咯烷酮、NaCl。

实验主要仪器设备包括:微波炉、管式炉、真空干燥箱、电导率仪、蠕动泵。

1.2 KHCO3改性爆米花衍生炭材料制备过程

将爆米花在900W下微波处理10min,制得爆米花炭片。爆米花炭片与KHCO3按质量比1:4研磨混合,混合物置于管式炉内,N2下以3℃ min-1升温至800℃,保温2h。然后,清洗产物至电中性。最后,将产物在烘箱中下烘干。产物命名为PDCP-KHCO-X,X为活化温度。……

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