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随着工业的发展和人口的膨胀,环境问题日益严重,淡水资源的短缺已经开始严重影响社会发展的进程。近年来电容去离子技术的出现引起了广泛关注,这种新型的脱盐技术具有低能耗、无二次污染的特点。为了降低成本,本论文以廉价的活性炭(AC)与活性炭纤维(ACF)材料作为电容去离子电极,采用自行设计的去离子模块,从电极的制备工艺、操作条件、溶液初始浓度以及离子特性几个方面研究电容去离子技术的影响因素,然后对两种材料进行了对比研究,最后从电极材料的改性和去离子模块的优化角度出发,探究了增强电容去离子性能的途径。论文得出以下结论: 1.活性炭电极的成型过程中,活性炭、PTFE粘结剂和石墨导电剂的最佳混合比例为85:10:5,最佳成型压力为15MPa。酸洗作为活性炭纤维电极的预处理只能去除材料表面的灰分,并不能改变其微观结构,对于提高电吸附性能作用有限;分别确定了两种电极的最佳操作条件:工作电压为1.5V,电极间距为1mm,AC电极和ACF电极的进水流量分别为40mL/min和100mL/min;随着溶液初始浓度的增加,电容去离子率逐渐降低,但电吸附容量却有所增加;电吸附与离子价态和离子半径有关,随着离子价态的增加,电容去离子率逐渐降低,随着离子半径的增加,离子去除率逐渐降低。 2.活性炭电极电容去离子率高于活性炭纤维,但是活性炭纤维具有较高的电吸附效率。同时活性炭纤维电极具有再生性能好、制备过程简便的优点。吸附动力学实验表明,AC电极和ACF电极的电吸附过程均符合二级吸附动力学方程。两种电极吸附特征均符合Langmuir等温线模型,说明电吸附过程趋近于单分子层吸附。 3.通过实验尝试了两种增强活性炭纤维电极电容去离子性能的方法。材料负载TiO2后电容去离子率从38.07％提高到了50.14%;在正负电极附近增加阴阳离子交换膜后,对高浓度的含盐废水具有更显著的处理效果,对于500mg/L的NaCl溶液,离子去除率从23.32%提高到了40.45%。同时,优化后的MCDI模块电流效率高于原有的CDI模块,说明MCDI模块能耗更低。 4.以ACF/TiO2为电极材料,以MCDI模块作为实验装置,针对电镀厂反渗透浓水和排放水进行脱盐实验。经过21级MCDI模块串联处理后,可以将反渗透浓水的电导率由7310μS/cm降到350μS/cm,脱盐率达到了95.21%;经过12级MCDI模块串联处理后,电镀排放水的电导率从3523μS/cm降到了198μS/cm,去除率达到94.38%,说明电容去离子技术对电镀反渗透浓水和排放水进行脱盐处理是可行的。