MnO2/CFP复合电极的制备及电吸附Pb2+特性的研究

电极材料的形貌结构与电化学性能等将直接影响着电吸附效果.本研究将二氧化锰(Mn O2)通过电沉积的方法负载于碳纤维纸(CFP)材料上,制备获得了Mn O2/CFP复合电极.所制得的Mn O2/CFP复合电极电化学性质稳定、电容量高,复合电极的单位质量比电容量可高达360 F·g-1.用此电极对初始浓度为6 mg·L-1左右的Pb2+溶液进行电吸附,考察了电沉积时间、电压、p H值等因素对复合电极电吸附效果的影响.结果表明,沉积时间为500 s、电压值为1.0 V、p H值为5.0的条件下可获得最佳的电吸附效果,电吸附3 h后原溶液中残留Pb2+达到0.01 mg·L-1以下,去除效率高达99%以上.本研究为水中重金属离子的去除提供了新的技术选择.     

水中微/纳塑料电化学检测及去除的研究进展

微/纳塑料（M/NPs）因颗粒小、易吸附和迁移性强等特点,广泛地分散在土壤、大气与水环境中,近年来在各大水体中均有检出.M/NPs作为一类新兴污染物,其生理毒性对人类健康产生很大的影响.目前该研究领域遇到的瓶颈在于对M/NPs的精准检测和高效去除.电化学技术因其在M/NPs的检测上表现出简携、灵敏和低成本等优势,对M/NPs的去除具有环保绿色、反应可控和效率高等优点,展现出巨大的应用潜力.以M/NPs的污染现状为出发点,对电化学技术应用于水环境中M/NPs的检测和去除进行了阐述和总结,分析了M/NPs的电化学传感方法以及传感器识别M/NPs的原理和特点,讨论了电絮凝、电吸附、电氧化和电还原技术对水体中M/NPs的去除效果及影响因素.结果表明,基于电化学传感方法检测M/NPs颗粒表现出良好的表征性能,通过电化学技术（电絮凝、电吸附、电氧化和电还原）,M/NPs可被高效去除.电化学技术对M/NPs检测和去除的影响因素主要与传感器装置、电极材料、材料界面调控、参数条件和反应器体系有关.研究者未来应从传感器的设计、电极材料的开发和反应过程的优化这三方面聚焦,有望实现M/NPs从实验室的检测和去除转化到实际水体当中的应用.     

镍铝复合金属氧化物电极电吸附去除水中硫代硫酸根研究

水滑石是一种高效的电吸附材料,可用于工业废水中硫代硫酸盐的去除.硫代硫酸盐(S2O2-3)是废水中主要含硫污染物.本研究采用共沉淀法,在泡沫镍基体上成功合成了Ni Al-LDHs,并经煅烧成功转化为Ni Al-LMO电极.NiAl-LMO电极电化学性能稳定,可逆性好,比电容可达577F·g-1.NiAl-LMO电极在外加电压为1. 0 V、p H为7、温度40℃时,对S2O2-3电吸附效率最高达60.9%,施加相反电压后S2O2-3电脱附率达84.9%.本研究为含S2O2-3废水处理提供了新的电吸附电极材料和技术选择.     

Pt/生物炭电极反应器处理水中腐殖酸的研究

构建Pt/生物炭电极反应器,研究其对水中腐殖酸的去除效率和去除特性.结果表明,在电流密度为20 m A·cm~(-2)下反应300 min,Pt/生物炭电极反应器对水中腐殖酸的去除率为74.58%,较Pt/石墨电极反应器47.10%去除率提高58.3%.Pt/生物炭电极反应器对水中腐殖酸的去除主要通过电化学氧化和气浮作用.生物炭阴极比石墨阴极能产生更多的H_2O_2,是提高Pt/生物炭电极反应器对腐殖酸去除率的重要原因.三维荧光光谱和凝胶色谱法分析表明,Pt/生物炭电极反应器具有较强的氧化能力,可将较小分子量的腐殖酸直接矿化.研究结果显示生物炭可以作为一种新型电化学反应器的阴极材料用于对水中有机污染物处理.     

石墨烯凝胶电极的制备及电吸附Pb2+的性能

电吸附去除水中重金属离子具有吸附容量高和电极可再生的优点.本文采用高温水热法还原氧化石墨烯(GO)得到石墨烯水凝胶(GS)并经压片制得GS电极.本文对GS电极的电化学性能进行了测试,考察了GS电极电吸附Pb~(2+)的动力学和热力学特性,以及电极的脱附和循环使用情况.结果表明,GS电极的电化学性能优异,其单位质量比电容高达200.4 F·g~(-1)(1 A·g~(-1));提高电压有利于GS电极电吸附Pb~(2+),电压为-1.2 V时,GS电极对Pb~(2+)的去除率达96.4%;GS电极电吸附Pb~(2+)的饱和吸附量达461.20 mg·g~(-1),是不加电时饱和吸附量的2倍;施加反向电压可以实现Pb~(2+)的脱附和电极再生,电吸附-脱附15次后,电极对Pb~(2+)的去除率保持在95%以上.     

电化学膜分离技术在水处理领域的研究进展

水中的有机污染物由于其毒性、持久性和生物难降解性,对生态环境和人体健康造成严重危害。传统膜分离技术通过物理截留去除水中污染物,然而有机污染物、微生物与膜表面的相互作用不可避免地导致膜污染,缩短膜使用寿命。电化学膜分离技术(electrochemical membrane filtration,EMF)是一种集污染物截留和电化学降解双重功能于一体的新兴水处理技术,具有强化污染物去除、抗污染和效能提升的优势,因此在污染物深度脱除和消毒等方面得到了广泛研究与关注。介绍了电化学膜分离技术在水处理中的研究进展,简述了其工作原理和优势,并重点分析了电化学膜材料、反应器运行参数、水质条件的影响,介绍了该技术在污染物去除和水体消毒的应用现状,最后对其发展进行了总结和展望。     

活性炭纤维电吸附法去除饮用水氟离子方法探究

氟是人体必需的元素,对人体有着重要的生理功能。如果人摄入的氟过量,人体将受到较大危害。除氟的方法有很多,电吸附方法是将传统的吸附技术与电化学方法融合,使得电吸附方法与传统的去离子方法相比具有相当的优势：无二次污染,能量利用率高,操作简单,是具有研究和开发价值的清洁型技术。用活性炭纤维做吸附剂对蒸馏水配制成的含氟水去除率显著,为了达到氟离子去除效果,要调节温度、电极电势以及原液浓度,注意电极与吸附材料的选择。     

电絮凝法去除合并净化槽出水中的磷

对于下水道未普及地区合并净化槽去除氮化合物是有效的,但除磷效果并不理想。为了找出合并净化槽出水深度处理技术,研究采用电化学絮凝法处理合并净化槽出水,实验测定了电流密度、极板间距、通电时间以及电极材料等主要参数对合并净化槽出水中磷的去除率的影响,并确定了采用铝板为电极材料时的最佳除磷条件。结果表明:电流密度、极板间距和通电时间三个作用参数均能影响除磷效果,对合并净化槽出水中磷的去除率最高可以达到100%。在实验范围内,得到以铝板为极板去除合并净化槽出水中磷的最优操作条件为:极板间距2cm,电流密度4mA/cm2,通电时间10min左右。并且根据反应动力学实验证明了电絮凝除磷反应为一级反应,其反应速率常数k=0.2103。因此,电絮凝法能够有效地去除合并净化槽出水中的磷,并且具有实际的推广应用价值。     

电容去离子电极的污染特性研究

活性碳纤维(ACF)电极的电容去离子技术(CDI)对水中离子具有良好的脱除效果,且经多次吸附脱附循环后电极仍具有良好的吸附性能和再生性能。当溶液中有苯甲酸、腐植酸和铜离子存在时,电极在长期运行的过程中会受到污染,离子去除率随着循环次数的增加而逐渐降低。通过扫描电子显微镜技术(SEM)、低温氮气吸附-脱附技术、循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)对电极污染特性进行测试及表征。结果表明:电极被不同污染物污染后,其电吸附性能呈不同的下降趋势,污染电极表面出现颗粒状和片状的有机污染和无机结垢;苯甲酸污染引起孔隙堵塞导致比表面积下降10.8%,腐植酸和铜离子对比表面积影响较小;电极受苯甲酸和腐植酸污染后,因比表面积减小而引起比电容降低;电极受铜离子污染后,有效吸附点位的减少使得比电容下降;电极被污染后,其表面或孔隙内污染物阻碍电子在纤维丝间的传递,电化学性能下降。     

电絮凝-过滤法去除源水中微量有机物

利用电絮凝-过滤法进行了源水中有机物去除的实验研究,探讨了电流密度、电解时间和pH值等因素对源水中TOC去除效果的影响。结果表明,在电极间距1.0cm,电流密度47.2 A/m2,初始TOC浓度为12.4mg/L时,反应12min后,出水浓度为3.60mg/L,TOC去除率可达71%。表明电絮凝法可有效去除源水中微量有机物。其去除机理包括电絮凝、电化学氧化和还原以及电气浮等。     

电絮凝法处理地下水的试验研究

利用电絮凝法处理受到污染的高氟地下水,研究了电极间距、原水pH值、电流密度对处理效果的影响。实验结果表明,电絮凝法去除地下水中的氟和TOC时,不需改变原水的pH值。在电极间距为1.0cm,电流密度为32.4A/m2,反应10min后,出水中F-浓度<1.0mg/L,符合国家生活饮用水卫生标准,TOC的去除率达到66%左右,优于传统给水处理工艺对TOC的去除效率。电絮凝对地下水中污染物的去除机理包括电絮凝、电化学氧化和还原以及电气浮等协同作用。     

高析氧过电位PbO_2电极处理废水技术的机理及应用

简单介绍了电化学氧化处理废水技术的优点以及PbO2电极的特点。分别介绍了PbO2电极处理污染物时直接电化学氧化过程、间接电化学氧化过程及形成中间产物的电氧化化学过程的机理、处理污染物的类型及处理结果或研究情况,可以看出,这一技术在处理污染物方面,特别是有生物毒性的有机污染物方面有广阔的前景。     

2,6-二氨基蒽醌/石墨烯复合电极强化电吸附Pb2+

电吸附高效去除水中重金属离子的关键在于开发性能优异的电极材料.采用2,6-二氨基蒽醌(DA)修饰还原氧化石墨烯(r GO),通过溶剂热法成功制备了DA@rGO复合电极,考察了复合电极的电化学性质及电吸附Pb~(2+)性能.循环伏安测试表明,复合电极电化学性质优异,比电容在电流密度为1 A·g-1时达到304. 4 F·g-1,DA修饰显著提高了复合电极的赝电容.电吸附Pb~(2+)测试表明,施加电压为-1. 2 V时电吸附效果最优,反应60 min后Pb~(2+)去除率达94. 8%.电吸附过程符合一级动力学方程,Langmuir模型拟合得到Pb~(2+)的饱和吸附量为356. 66 mg·g-1,明显高于r GO电极(319. 40 mg·g-1),DA修饰引起的电容增加是复合电极Pb~(2+)吸附量提高的重要原因.使用0. 5 mol·L-1硝酸处理可使电极吸附的Pb~(2+)在5 min内脱附完全,实现吸附剂再生.经过10次电极吸附-脱附循环后,DA@rGO复合电极对Pb~(2+)的吸附去除率保持在88%左右,电极循环性能稳定.     

椰子为基础的生物吸附剂在水处理中应用的研究进展

利用大量现有生物材料(尤其是农业废物)作为吸附剂的生物吸附是水处理的一项新兴技术。水处理中可用某些农业废物作为生物吸附剂。椰子(比如:椰棕、壳等等)作为生物吸附剂用以去除水中不同类型的污染物显示出重要作用。椰子为基础的农业废物具有低成本和高吸附的特点,使其作为有效生物吸附剂去除各种水污染物获得广泛关注。本文介绍了各种以椰子为基础的生物吸附剂和它们吸附水污染物的能力。这种吸附剂材料丰富、吸附力强、低成本、可再生,是考虑其作为水处理和垃圾处理替代品的重要因素。大量文献报道了椰子为基础的生物吸附剂在去除各种水污染物方面有良好潜力。     

电化学合成臭氧技术的研究动态

臭氧/催化臭氧化技术在给水处理、污水深度处理以及难降解废水的处理中引起了广泛关注。传统的臭氧使用方法是将由氧气生成的气相臭氧溶入水中而得以应用。为了使臭氧更好的应用于水处理领域,采用电化学方法直接从水溶液中合成臭氧的技术近年来受到关注并得到重要发展,该技术设备简单,且能避免传统的气相合成臭氧技术的氮氧化物污染和臭氧的气/液转移损失,电极材料的发展和反应器系统的优化是推动此技术应用的关键。文章介绍了电化学合成臭氧技术的基本原理及其研究动态,重点评述了用于该技术的不同电极材料及其研究应用现状,同时也分析了电化学合成臭氧反应器的发展情况,指出了目前电化学合成臭氧技术存在的主要问题和研究重点,并对该技术的发展前景进行了展望。     

电吸附水处理技术(EST)对污水悬浮物去除效果研究

为了研究电吸附水处理技术(EST)对污水悬浮物的去除效果,本文采用电吸附水处理技术对生活污水中悬浮物进行处理分析,结果表明电吸附水处理系统对悬浮物的去除效果较好,去除率达到74.07%,而电吸附模块本身对悬浮物去除率仅为14.29%,氯离子、进水中悬浮物的浓度及进水中的硬度值均对悬浮物去除效率没有影响。因此,电吸附水处理技术可作为污水处理的一种新型有效方法。     

碳纳米管在水中重金属去除中的应用研究

碳纳米管作为一种新型的去除污染物中重金属的重要材料,在当前得到了广泛应用。本文以钢渣负载碳纳米管材料对水中重金属阳离子的吸附为例,通过实验验证,探讨纳米管材料在水中重金属去除中的应用。     

碳纳米管溶胶对水中微量污染物的吸附去除性能研究

吸附法是目前最经济有效去除水中微量污染物的方法之一。经强酸表面氧化法制备的碳纳米管溶胶具有稳定的高效吸附性能。采用静态吸附法,对水中微量有机物和重金属进行同步吸附去除实验研究。结果表明,碳纳米管溶胶对水中的微量有机物和重金属具有很好的去除效能。这对微污染水的深度处理具有良好的应用前景。     

电吸附去除水中的Ni~(2+)、Cu~(2+)

采用复合电极对模拟的含Ni2+废水和含Cu2+废水进行了电吸附试验,讨论了不同pH值、电压、初始浓度对吸附效果的影响和电脱附再生的可行性。试验结果表明:以复合电极为电极材料,采用电吸附的方法可以有效地去除废水中的Ni2+、Cu2+。经过多次电脱附再生后,吸附率和脱附率降低得并不明显,所以对重金属离子进行电脱附再生具有可行性。     

电控膜生物反应器技术回顾与展望

电控膜生物反应器(Electrical membrane bioreactor,eMBR)在膜生物反应器中引入电极反应、电场效应,将膜分离技术、微生物降解以及电化学水处理技术有机结合,提升出水水质、减缓膜污染、强化产生物气,对构建"碳中和"型污水处理技术模式具有重要科学意义和应用价值.近年来,膜材料科学和反应器设计不断发展,推动eMBR技术进步,在强化污染物去除、电化学控制膜污染和微生物电化学响应原理方面取得重要进展;对eMBR的研究出现新态势:注重导电膜/膜电极材料研制与应用、回收污水中资源与能源、短流程-无药剂的反应器构造和工艺设计.本文总结回顾了国内外相关研究,分析了eMBR的基本特征和优势功能,重点关注膜污染电控原理以及微生物的电场响应机制,并展望了eMBR的发展趋势,以期推动电驱动膜分离技术的研究与应用.