多孔硅复合电吸附电极材料制备及其性能研究-毕业论文开题报告
13页1、 硕士研究生学位论文开题报告多孔硅复合电吸附电极材料制备及其多孔硅复合电吸附电极材料制备及其 性能研究性能研究姓 名: 赵磊 班 级: 化研 102 班 学 号: 2001200491 专 业: 环境工程 导 师: 张翰 研 究 方 向: 电吸附水处理技术 东北电力大学研究生部制2013 年 11 月 9 日填表说明与要求填表说明与要求1.开题时,报告人应向开题报告审查小组提供一定数量与论文选题直接相关的参考文献实物,具体数量由各学科专业自行确定。2.文献综述一般应包括选题的背景及研究意义、与论文选题相关的国内外研究的进展、现状、问题与发展趋势、本选题拟主要研究的内容及采取的研究方案、技术路线等等。文科不得少于 5000 字,理科不得少于 3000 字。3.参考文献格式参照学位论文。4.论文开题时间一般应在入学后第三学期 11 月末之前完成。5.开题报告的格式和内容可根据学科专业特点作适当调整。 6.开题报告中的字体均用宋体五号字,用 A4 纸打印,于左侧装订成册。一、选题的背景及研究的目的和意义一、选题的背景及研究的目的和意义1 选题的背景选题的背景 水资源短缺是全球面临的一个严重问
2、题,我国面临着水资源的严重短缺1,所以废水的再利用以及苦咸水淡化已引起了人们的高度重视,而除盐则是水处理的一个重要部分. 传统的除盐方法有蒸馏、离子交换、电渗析、反渗透等,但这些方法都有局限性,比如,蒸馏能耗较高;离子交换会产生二次污染;电渗析和反渗透的膜处理投资大,维护繁琐. 电吸附除盐2-4是近些年发展起来的一种新型水处理方法,是通过在电极表面施加电压或电流,使带电离子向相反的电极运动并吸附在电极上,从而达到除盐的目的. 相对于其他的水处理方法,电吸附具有投资少、能耗低、无二次污染、循环寿命长和再生容易等 优点,是一种既经济又有效的方法,因此,电吸附除盐在水处理中有着广阔的应用前景.电吸附的处理效果取决于电极材料。用于电吸附技术的电极材料通常具有如下特性:(1)比表面积大;(2)导电性能好;(3)化学和电化学稳定性好;(4)易于成型。与传统的电极材料石墨、活性炭、活性炭纤维、碳气凝胶和碳纳米管相比多孔硅具有更大的电容量4200 mAh.g-,更强的吸附性能,因此具有广阔的前景。而多孔硅有电阻率较高的缺点,而与导电聚合物进行复合不仅能极大提高其导电性,还能增加其吸附容量。目前,多孔硅
3、复合电吸附材料还尚未见报道。本课题由镁热还原法制得多孔硅,以聚苯胺为粘合剂复合金属铜,进而制得复合电极,有望得到一种导电性能良好、吸附容量高、除盐性能好的新型电极。2 研究的目的及意义研究的目的及意义2.1研究的目的研究的目的本课题是利用镁热还原法制备多孔硅并以聚苯胺为粘合剂复合金属铜制得新型电极材料,进而提高电吸附容量。1).研究一种导电性能良好、吸附容量高、除盐性能好的新型电极材料。 2).考察聚苯胺加入量对电极吸附容量和除盐性能的影响;3)通过对电极的物理结构和电化学性能分析,进一步阐述聚苯胺加入量与吸附容量的关系。2.2 研究的意义研究的意义1).为解决淡水问题、水污染问题做出贡献;2).拓宽电极材料领域,提高电吸附效率。3).进一步开发多孔硅的用途,使其研究不断深入;综上所述,由镁热还原法制得多孔硅,以聚苯胺为粘合剂复合金属铜进而制得复合电极, 有望得到一种导电性能良好、吸附容量高、除盐性能好的新型电极。二、本选题研究领域国内外的研究动态及发展趋势二、本选题研究领域国内外的研究动态及发展趋势对电吸附技术的研究始于 20 世纪 60 年代,俄克拉荷马大学的研究人员利用电吸附原理
4、,从略带碱性的水中去除了盐分5。在 Caudle 等的报告中描述了使用多孔电极的电容去离子装置6。Johnson 和 Newman 等的研究则包括验证过程的理论基础、参数研究和对多种候选电极材料的评价7。国外在电吸附应用方面取得研究成果最多的是美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室,他们从上个世纪90年代,采用内部孔隙极多的炭气凝胶作为电极材料开发出来一套电容性除盐实验装置。虽然具有一定的除盐效果,但材料制作工艺复杂,制作成本很高,妨碍了这一技术的推广8。2003 年加拿大Enpar 公司开发出一系列的电吸附装置,其能选择性地去除水中的NH4+和NO3-,能将NH4+和NO3-质量浓度分别为500、270 mg/L 的原水,处理至总氮质量浓度低于10 mg/L,得水率高达95%,并且经过连续3 个月的运行,去除率和得水率基本没有下降9。国内在电吸附技术的研究起步比较晚,这方面的文献并不多见,国内陈福明、尹广军等1999 报道了用多孔大面积电极去除水中离子的方法,并对电吸附进行了一系列的理论和实验研究10。杨慧云对 NaCl 溶液进行电容性除盐,结果分析表明,当溶液种类和浓度一定时,电极的吸附容量
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