Al2O3/AC正极选择性电容吸附水中氟离子

• 作者: 蒋雯雯 聂鹏飞 胡彬 李菁菁 刘建允
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 活性炭 Al2O3； 电容去离子 选择性脱氟 地下水
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 能源和环境工程
• 页码范围: 2817-2825
• 页数: 8页
• 分类号: O646,X523
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20201305

摘要

氟是人类生命活动必需的微量元素之一，但人体摄入过多的氟元素会引发氟斑牙、骨骼变形等氟中毒现象。本文以活性炭(AC)为载体，在多孔Al2O3纳米分散液中采用简单超声处理，得到Al2O3/AC复合材料。场发射扫描电镜证明Al2O3成功负载在AC表面，5%Al2O3在AC表面分布均匀。N2吸-脱附测试结果表明Al2O3/AC复合材料的比表面积比AC有明显增加。循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗测试结果表明Al2O3的掺杂可以改善AC的离子导电性，提高比电容；5%Al2O3/AC导电性最佳，比电容最高，在7mmol·L-1NaF溶液中为92F·g-1，是AC比电容(62F·g-1)的1.5倍。以Al2O3/AC为正极的电容去离子(CDI)脱氟测试，结果表明5%Al2O3/AC电极脱氟量最大，达234μmol·g-1，远高于纯AC的脱氟量(115μmol·g-1)。此外，5%Al2O3/AC电极对F-的选择性吸附性能良好，在含F-、Cl-和SO42-的模拟高氟地下水中采用5%Al2O3/AC电极对应的三组CDI池串联，可脱除80%的F-、25%的Cl-和56%的SO42-，同时经过十次F-吸脱附循环后，氟去除率仍可保持81%，证明5%Al2O3/AC电极对F-具有良好的选择吸附性和循环稳定性。该电极材料制备简单，脱氟选择性好，在CDI过程中有望用于高氟地区地下水的净化脱氟。