电容去离子(CDI)去除钒铁磁铁矿高盐废水的过程与机理摘要
辽宁西部地区钒铁磁铁矿在开发利用过程中,会产生大量高盐高氨氮的废水。目前现有处理方法存在着费用高、处理效果差、能耗大的缺点。本文采用电容去离子技术(CDI)处理钒铁磁铁矿高浓度废水。本论文采用性能优良、价格低廉的活性碳为主要电极材料,采用涂覆法制备用于CDI技术的泡沫铜/活性碳电极,利用制备的电极材料构建了CDI脱盐反应器。研究了电压、流速、初始浓度对电吸附效果的影响,分析各影响因素与电吸附容量的关系,优化电吸附试验系统的操作条件,研究表明电容去离子操作的最佳工艺参数是:操作电压为1.4 V,流速为10 m L/min,电极板间距为4 mm时。处理不同工作电压下的动力学研究表明,准一级反应动力学模型能更好的描述活性碳电极在电容去离子中的吸附过程。通过吸附等温线的拟合,电容去离子过程的吸附能用Langmuir模型较好的描述,说明电容去离子吸附过程趋近于单分子层吸附。吸附脱附实验表明,制备的活性碳电极的循环可逆性能较好。采用HNO3对活性碳的物理结构特性和表面化学性质进行改性,将改性后的活性碳制备电极,组建电吸附试验系统,优化电吸附试验的操作条件。通过对比相同试验条件下活性碳和改性活性碳电极的吸附/脱附循环曲线,两种电极的吸附再生性能较好,但经过HNO3改性后的吸附/脱附周期变短。HNO3改性后电极的表面酸性官能数量的增加,改善了电极表面的亲水性,通过对比电吸附试验效果,改性活性碳电极组建的试验系统的电荷效率增大,电吸附容量增加。电容去离子处理钒铁磁铁矿废水的电耗分析表明:硝酸改性活性碳电极与未处理活性碳电极都可较好处理试验废水,并且硝酸改性活性炭电极降低了电极材料的用量,缩短了处理时间,节省了电耗量。
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