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碳纳米管在电容去离子技术中的应用研究进展

2021-12-15黄雷刘康乐林子增王郑

应用化工 2021年11期

黄雷,刘康乐,林子增,王郑

(南京林业大学 土木工程学院,江苏 南京 210037)

海水及苦咸水的淡化被认为是一种应对淡水资源短缺的可行方式,电容去离子(CDI),作为一种新兴的电吸附除盐技术因其能耗低与环境友好性而受到关注。CDI的工作原理为:在两块平行板电极上施加外部电压,从而在相对的电极之间形成稳定的电场,当溶液流过电极时,溶液中的离子在电场力的作用下朝向相反电性的电极移动,并最终被吸附于溶液与电极界面的双电层区[1]。

CDI的性能高度依赖于电极材料的特性。通常,它要求电极应具备高的比表面积,良好的电导率,以及合适的孔尺寸分布[2]。碳纳米管(CNTs)不仅具备以上三种特性,同时还具有机械强度高、化学稳定性好等优点,是非常合适的CDI电极材料。为了突破CNTs性能的限制、进一步提高CDI的除盐性能,通常会对CNTs进行功能化改性或开发与其它材料混合的复合电极材料。另外,电极成型方式、CNTs的自身性质以及运行工况也是影响CDI最终性能的重要因素。因此,本文从CNTs电极成型方式、除盐性能影响因素与电极材料的开发三个方面总结、论述了CNTs在CDI技术中的应用研究进展。

1 电极成型方法

1.1 压制、涂覆法

活性炭、碳纳米管,以及一些复合电极材料,常常以颗粒或粉末状的形态存在。将此种形态的材料制成电极,最常用的做法就是在其中添加少量的粘结剂,同时,也会根据情况为了增加导电性而添加适量的导电剂,然后将混合物压制、涂覆于导电极板上,经干燥处理后,即可获得用于CDI的电极。……

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