生物炭基多孔炭材料的制备及其电吸附脱盐性能研究

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1、分类号：单位代码：安夂论文题目：生物炭基多孔炭材料的制备及其电吸附脱盐性能研究作者姓名：储磊专业名称：环境工程导师姓名：刘少敏副教授完成时间：二—五年六月中图分类号：论文编号学科分类号：密级安徽理工大学领士学位论文生物炭基多孔炭材料的制备及其电吸附脱盐性能研究作者姓名：储磊专业名称：环境工程研究方向：电化学导师姓名：刘少敏副教授导师单位：安黴理工大学答辩委员会主席：孙成录论文答辩日期：年月日安徽理工大学研究生处年月日ADissertationinEnvironmentalEngineeringPrepara

2、tionofbiochar-basedporouscarbonmaterialanditspropertiesforelectro-adsorptiondesalinationCandidate:ChuLeiSupervisor:LiuShaominSchoolofEarthandEnvironmentAnHuiUniversityofScienceandTechnologyNo.168，独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢

3、的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意学位论文作者签名：饰急曰期：月担曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽理工大学有倮留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于安徽理工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学可以将学位论文的全部或部分

4、内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：§签字曰期：牌月。曰导师签名：签字曰期年月曰摘要摘要随着水污染现象的日益严重，水资源短缺是我国面临的重大问题之一，而海水淡化、工业含盐废水脱盐回用是解决此问题的重要途径。电吸附脱盐技术因其能耗低、对环境污染小等优点成为一种重要的脱盐方法。影响电吸附脱盐效果的关键在于电极材料的比表面积和孔隙结构。因此，如何制备高比表面积和丰富孔隙结构的炭材料成为国内外研宄的重点。本研宄以花

5、生壳生物质炭为先驱体，采用活化法改性制备多孔炭。考察了与生物质炭的浸渍质量比、活化时间和活化温度等操作条件对制得多孔炭材料的比表面积和孔隙结构的影响，探讨了多孔炭吸附模型化合物亚甲基蓝的吸附行为，获得了吸附容量、动力学和热力学等基本参数。将制备的多孔炭材料做成吸附电极，深入研宄了其电化学性能及脱盐率。在此基础上，将多孔炭材料进一步进行三聚氰胺掺杂改性，初步考察了其电化学特征。主要结论如下：控制浸渍比为、活化温度为°且活化时间为时，制备的多孔炭材料对水溶液中亚甲基蓝具有最高的吸附容量。比表面积及孔径表征结果显

6、示，最佳制备条件下制得的多孔炭材料具有丰富的孔隙结构和较高的比表面积，比表面积达到显著髙于未活化的花生壳炭的比表面积（亚甲基蓝吸附中，溶液、初始亚甲基蓝浓度、温度等对多孔炭吸附亚甲基蓝效果有明显影响。值为时，多孔炭对亚甲基蓝的吸附效果最好；活化后的多孔炭材料对亚甲基蓝的吸附效果远强于未活化的花生壳炭，吸附容量；当亚甲基蓝的初始浓度由增加到时，吸附平衡时间由增加到，而去除率则由降低到。多孔炭吸附电极循环伏安测试表明，最佳制备条件下制得的多孔炭材料电吸附脱盐效果最好；扫速越高，多孔炭电极的比电容越小，电极的离子

7、吸附容量越低；盐浓度越高，多孔炭电极的比电容越大，电极的离子吸附容量越大。离子半径越小，电荷越大，电吸附性能越好。交流阻抗测试表明，活化多孔炭电极的内阻比未活化的花生壳炭电极的内阻小，具有更好的导电性能。恒流充放电测试发现，活化多孔炭电极亦具有较好的稳定性和循环再生性，内压降小于未活化的花生壳炭。当溶液的浓度为时，未活化的花生壳炭电极的脱盐效率只达到左右，而经过活化后的多孔炭电极脱盐效率可达到左右随着溶液的浓度的增加，出水的电导率逐渐增大，脱盐效率逐渐降低。以三聚氰胺为原料，制备氮掺杂的多孔炭电极。表征看出

8、，三聚安徽理工大学硕士论文氰胺掺杂改性后提高了材料中氮含量，且主要为质子化吡啶氮和吡啶氮氧化物；氮掺杂多孔炭电极的比电容为，高于改性前的比电容、脱盐测试发现，氮掺杂改性后电吸附脱盐性能亦有所改善。关键词：多孔炭；亚甲基蓝；电化学性能；脱盐率；氮掺杂AbstractAbstractWiththeincreasingseriousnessofwaterpollution,watershortageisoneofthe