Al2O3/ACF复合电极材料的制备及性能表征

2015-09-08 05:57:56李海红杨洁郭雅妮强雪妮
化工学报 2015年11期
关键词:电导率活性炭表面积

李海红,杨洁,郭雅妮,强雪妮

(西安工程大学环境与化学工程学院,陕西 西安710048)

Al2O3/ACF复合电极材料的制备及性能表征

李海红,杨洁,郭雅妮,强雪妮

(西安工程大学环境与化学工程学院,陕西 西安710048)

以H3PO4预处理后的活性炭纤维(ACF)毡为原料,采用浸渍煅烧法制备Al2O3/ACF复合电极材料;通过扫描电镜(SEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)对负载Al2O3前后活性炭纤维的微观结构与电化学性能进行表征,利用自制的电吸附装置对 NaCl模拟废水进行电吸附性能测试。结果表明,采用浸渍煅烧法成功制备了 Al2O3/ACF复合电极材料,Al2O3/ACF复合体表面及孔道中有絮状或颗粒状的Al2O3存在,比表面积从1244.37 m2·g-1降为974.59 m2·g-1;同时,Al元素含量为1.06%,Al2O3以无晶相无定形态存在于纤维表面;Al2O3/ACF表面形成一些Al-O键的官能团,其比电容比ACF提高76.5%。负载Al2O3后的ACF电极材料电吸附性能增强,除盐效率较ACF原样电极提升了2.3倍,且电极具有可再生性。Al2O3/ACF复合材料可以作为电极材料用于去除废水中的无机盐离子。

浸渍煅烧法;制备;氧化铝;复合材料;电吸附

引 言

电吸附除盐技术是近年来发展起来的一种新型水处理方法,其水利用率高、耗能低、成本小,再生简单,无二次污染,因此得到广泛研究[1-2]。电极材料性能优劣是电吸附除盐研究的重点,要求电极的导电性能好,比表面积大,电化学性能稳定[3]。活性炭纤维具有较大的比表面积和吸附容量,微孔直开于表面有利于吸附质进出接触,孔径分布多为微孔,此外还有少量中孔,基本上没有大孔,且导电性好,吸脱附效率高,满足电极材料的要求[4]。为了提高 ACF电极的选择性或使其拥有特定的电化学性能,采用化学法对ACF进行去灰分预处理或将一些金属氧化物质引入到电极表面,这种方法已成为电极改性处理的通用技术[5-7]。Al2O3具有较强的吸附性,通常以细小粉末状态存在,将Al2O3负载在 ACF上可以充分发挥其吸附性能[8]。关于Al2O3/ACF复合电极用于电吸附法去除无机盐离子的报道较少,而将化学预处理和载Al2O3改性相结合制备活性炭纤维电极材料的研究更少[9-10]。

本实验采用浸渍煅烧法对H3PO4预处理后的活性炭纤维进行负载Al2O3改性及电极制备实验,研究活性炭纤维负载Al2O3前后的理化性能以及电化学性能,并进行电吸附去离子实验,分析电极性能的优劣,最终制备出比表面积大、电吸附容量大及导电性能良好的活性炭纤维电极材料,为其在电吸附去离子中的应用提供依据。

1 实验材料与方法

1.1材料

活性炭纤维毡(聚丙烯腈基),江苏南通双安活性炭过滤材料有限公司;氧化铝(A.R),天津市福晨化学试剂厂;溴化钾(A.R),天津市福晨化学试剂厂;氯化钠(A.R),天津市百世化工有限公司;导电石墨粉,天津金大地有限公司。

1.2Al2O3/ACF复合电极材料制备

前期已对各因素的影响通过正交设计实验进行优化,得出最佳制备条件。将H3PO4预处理后的活性炭纤维按照 1:1的浸渍比浸泡在浓度为 20 g·L-1的硝酸铝[Al(NO3)3·9H2O]溶液中,超声1 h以使硝酸铝溶液充分均匀地浸入炭毡之后陈化 23 h,在105℃下烘干2h后得到Al2O3/ACF的前体;再将前体样品转入管式真空炉中,在氮气保护下以5℃·min-1的升温速率达到500℃后灼烧2 h,自然降温后取出得到Al2O3/ACF电极材料。

1.3分析测试仪器

扫描电子显微镜分析(SEM),JMS-5800Lv型,日本电子(JEOL);比表面积及孔径分析仪(BET),3H-2000PS2型;X射线衍射(XRD),XRD-7000S型,日本岛津制作所 SHIMADZU;X射线光电子能谱(XPS),PHI-1600型,美国Perkin-Elmer公司;傅里叶红外光谱分析(FTIR),IRP restige-21型,日本岛津。

1.4Al2O3/ACF复合电极材料的电吸附去离子性能测试

1.4.1电极制备将厚度为1 mm导电石墨板剪成2 cm×2.5 cm大小,在超纯水中振荡洗涤20 min,真空烘干。将制备的活性炭纤维样品剪成2 cm×2 cm的方块,用宽度为2 cm的铜镍组分双面导电胶将活性炭纤维黏附在石墨板上,置于烘箱60℃真空干燥2 h,制得活性炭纤维电极。

1.4.2比电容计算实验利用电化学工作站(CHI610D,上海华辰仪器有限公司)对电极进行循环伏安性能测试。采用三电极系统,活性炭纤维电极为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂电极为对电极,电解液为0.5 mol·L-1的NaCl溶液,扫描速率为5 mV·s-1。根据测定的循环伏安曲线(cyclic voltammetry curve, CV)计算活性炭纤维的比电容,见式(1)[11]

式中,Cs为电极的质量比电容,F·g-1;m为活性组分质量,g;v为扫描速率,mV·s-1;I为电流强度,A;Uf和Ui分别为扫描的起始电压和终止电压,V;值通过origin软件对循环伏安曲线围成的面积进行积分计算得到。

1.4.3电吸附去离子模拟实验自制简易的电吸附去离子装置,如图1所示,主要包括直流稳压电流、NaCl模拟废水、电导率仪、电吸附模块、流量计、蠕动泵,工作电极为活性炭纤维电极。

图1 简易电吸附去离子装置Fig.1 Simple electric adsorption desalination device

借助电导率测定离子的变化情况,无机离子浓度的大小与溶液电导率存在线性关系,离子的浓度越小,溶液的电导率越低[12]。实验流程如下:量取15 ml浓度为300 mg·L-1的模拟NaCl 溶液置于烧杯中,给装置施加1.6 V电压,用流量计控制流速,利用蠕动泵将烧杯中的液体抽进电容去离子模块内进行脱盐试验。电吸附模块仅使用1对活性炭纤维电极,电极片大小20 mm×20 mm,电极间距3 mm,使用超纯水配制浓度为300 mg·L-1的NaCl模拟废水,旨在降低其他离子的干扰,其初始电导率为568 µS·cm-1,每5 min测定溶液电导率,离子去除率计算公式如式(2)所示[13]

式中,C0为初始溶液电导率,µS·cm-1;Ct为t时刻溶液电导率,µS·cm-1。

2 实验结果与讨论

2.1Al2O3/ACF复合电极材料的SEM分析

采用SEM对ACF负载Al2O3前后进行观察,结果如图2和图3所示。图2为H3PO4预处理后未负载Al2O3活性炭纤维(ACF原样)的SEM图,可以看出在低倍下 ACF错乱无序地相互交杂在一起,纤维与纤维之间存在明显缝隙,而高倍下纤维表面比较光滑,没有杂质。图3为负载Al2O3后的SEM图,由图3(a)、(b)可看到ACF表面粗糙,有松散的絮状物分布在表面,在放大10000扫描倍数下可以明显看出负载后ACF的表面不再光滑,粗糙不平,且其外表面分散着一些细小颗粒,表明Al2O3已负载在ACF上。而在20000倍数下发现纤维表面出现了少许孔洞的塌陷,这可能是因为煅烧过程中高温热处理破坏了其孔结构。

图2 负载Al2O3前活性炭纤维SEM图Fig.2 SEM of activated carbon fiber before loaded Al2O3

图3 负载Al2O3后活性炭纤维SEM图Fig.3 SEM of activated carbon fiber after loaded Al2O3

图4 负载Al2O3的活性炭纤维XRD谱图Fig.4 XRD pattern of ACF loaded Al2O3

2.2Al2O3/ACF复合电极材料的XRD分析

图4为未负载的 ACF原样和 Al2O3/ACF的XRD谱图。可以看出,负载Al2O3后的活性炭纤维在2θ为25°对应的石墨炭的衍射峰与ACF原样相比尖锐,Al2O3主要是以无晶相无定形形式存在,表现为在 2θ约为 43°处的一个宽化峰。在 2θ为25.58°、35.13°、37.78°、43.36°、52.55°、57.51°、68.20°等处出现了微弱的Al2O3的衍射峰,与粉末衍射标准卡片(PDF卡片)库中10-0173卡片图谱相同,说明所得Al2O3/ACF电极材料中有微量斜方六面体α-Al2O3存在。在谱图中,除了Al2O3的衍射峰外,有与 PDF卡片库中 48-1583卡片图谱相同的衍射峰,在2θ为21.02°、23°、28.66°、39.03°、64.36°处出现了微弱Al4-O4-C氧化铝和炭的混晶物,为正交晶系。在2θ为40.18°、55.13°处出现了微弱衍射峰,与PDF中65-9731对比发现是Al4-C3(炭化铝)的衍射峰,为菱方晶系,说明发生了Al和C的结合,表明Al2O3成功负载于ACF中。

2.3Al2O3/ACF复合电极材料的XPS分析

图5为负载Al2O3活性炭纤维在0~900 eV范围的全扫描图,可以看出,Al2O3/ACF表面主要存在C、O、Al、Si、S等元素。依据各元素的结合能[14]借助 Avantage XPS分析软件对表面目标元素进行分离拟合,分析其化学组成和含量。XPS各峰对应的元素信息如表1所示。

图5 负载Al2O3活性炭纤维表面XPS元素全扫描图Fig.5 XPS surface elements full scan of ACF loaded Al2O3

图6 O1s和Al2p的窄扫描图Fig.6 Narrow scan of O1s and Al2p

表1 负载Al2O3活性炭纤维XPS各峰元素信息Table 1 XPS elements of each peak information of ACF loaded Al2O3

从表1中可以看出,该Al2O3/ACF电极材料是以C元素为主导占72.32%,O含量次之,这是由于前期H3PO4预处理过程发生了表面氧化。

相同的元素在不同的化学环境中展示的电子结合能不一定相同,根据XPS的结合能位移可以得到该元素的化学形态[15]。图6是拟合后O1s和Al2p的窄扫描图,可以看出O1s光谱图中有两种氧原子状态:531.1 eV处峰来源于Al2O3中的Al-O键,含量为52.5%,532 eV(47.5%)处峰来源于Al2O3表面的Al-O-H[16]。Al2p拟合后有两个峰,74.3 eV 是Al2O3的峰,75.5 eV是金属态Al的特征峰,根据XPS图谱的DPF手册可知,出现O1s和Al2p谱峰可以认定为Al2O3存在。所以说,负载Al2O3的活性炭纤维中有Al2O3生成,且Al含量为1.06%。

2.4Al2O3/ACF复合电极材料的比表面积及孔径分析

Al2O3/ACF和未负载的ACF原样氮气吸脱附等温线如图7所示。样品的比表面积、孔径及孔容等基本参数如表2所示。

图7 样品的吸脱附等温线Fig.7 Sample adsorption-desorption isotherm

表2 样品比表面积及孔径参数Table 2 Sample specific surface area and pore size parameters

根据 IUPAC划分,未负载的 ACF原样和Al2O3/ACF的吸脱附等温线均为Ⅰ型和Ⅳ型等温线的结合。在低压区(绝对压力p/饱和蒸气压p0<0.1)吸附等温线快速上升,微孔吸附完成后曲线平缓,负载Al2O3后的ACF的吸脱附等温线较负载前的等温线有所降低,相应的 BET 比表面积和孔体积也呈现一致的趋势(表2)。其中,未负载电极的 BET比表面积为 1244.37 m2·g-1,微孔体积为 0.472 cm3·g-1,占总孔体积的75%,中值孔径变化不大,依然分布在2 nm左右;而 Al2O3/ACF 电极的 BET比表面积为 974.59 m2·g-1,且其微孔体积占总孔体积的比例降低了。上述差异是由于负载到电极表面的 Al2O3颗粒占据了 ACF 表面的一些孔隙所致,且 SEM中 ACF 表面附着的絮状或颗粒状的Al2O3也证明了此差异。

2.5Al2O3/ACF复合电极材料的FTIR分析

对预处理ACF原样、Al2O3/ACF前体煅烧前及煅烧后的活性炭纤维电极材料进行傅里叶红外光谱测定,结果如图8所示。

图8 负载Al2O3前后活性炭纤维FTIR图Fig.8 FTIR spectra of ACF before and after loaded Al2O3

4000~3000 cm-1处吸收峰对应水分子的伸缩振动[17]。3441 cm-1处吸收峰是由分子间氢键O…H的伸缩振动引起的,可以看出煅烧后在该处的吸收峰与煅烧前和预处理原样相比强度虽然有所减弱但是峰面变宽,说明高温煅烧可以去除残留水分并有含氧基团生成,但还含有一定量的吸附水[18]。3136 cm-1处吸收峰是芳香环上C-H的伸缩振动引起的,H3PO4预处理的峰强且尖锐,经负载 Al2O3煅烧前后峰减弱。1636 cm-1处吸收峰是羧酸或羰基的C=O伸缩振动,1401 cm-1对应于C-C振动或羧酸酯振动,煅烧后这两处吸收峰均比H3PO4预处理和煅烧前弱,可能是高温热处理破坏了ACF本身的炭结构。1300~1000 cm-1处是醇和酚C-O的伸缩振动的主要特征吸收,也有可能是醚C-O-C的伸缩振动,500~900 cm-1处凹吸收峰对应Al-O的伸缩振动[19]。负载Al2O3煅烧前后在1108 cm-1处吸收峰较H3PO4预处理相比平坦,煅烧后在588、532 cm-1处出现的微弱的吸收峰对应Al-O的伸缩振动,表明ACF材料中存在Al-O和Al-OH多面体[20]。与XRD的结果一致,说明煅烧后ACF材料上成功地负载了微量的 Al2O3,同时也说明了煅烧对Al2O3/ACF复合电极材料的结构有很大的影响。

2.6Al2O3/ACF复合电极材料的电化学性能分析

循环伏安曲线的形状是研究材料电容性能的定性定量的电化学研究方法。Al2O3/ACF复合电极和ACF原样电极的CV曲线如图9所示。

由图9可知,在所加电压范围内,电极的CV曲线呈现对称性,没有出现氧化还原峰,说明电极容量由双电层提供[21],而且Al2O3/ACF复合电极的CV曲线较ACF更接近理想双电层电容器的标准对称矩形曲线,说明Al2O3/ACF复合电极的极化内阻小,具有较高的比电容。根据式(1)和图9计算,负载Al2O3后活性炭纤维比电容从23 F·g-1升到98 F·g-1,提高3.3倍。这可能是由于金属氧化本身可产生一定的准电容,其远远大于双电层的电容量,所以负载电极的比电容量由ACF材料双电层电容和金属氧化物准电容两部分构成,因此较负载前ACF电极的比电容大。同时煅烧本身也是一个活化的过程,反应速率随温度升高而加快,微孔打开电阻减小,比电容增大,加速电极双电子层的形成,提高电极的比电容量[22]。

图9 样品的CV曲线Fig.9 CV curve of Sample

2.7Al2O3/ACF复合电极材料的电吸附去离子性能测试

自制简单的电吸附装置并依照1.4节中方法,以 NaCl模拟废水为对象,测定 ACF原样电极和Al2O3/ACF复合电极的电吸附去离子性能,结果如图10和图11所示。

图10 电极电导率随时间的变化Fig.10 Change in electrode conductivity over time

图11 电极除盐效率随时间的变化Fig.11 Change in electrode desalination efficiency over time

在活性炭纤维上负载Al2O3后,比表面积比原来减小了,这是因为负载的Al2O3将表面一部分孔隙堵住了,离子进入到材料内部的难度变大。从图10和图11可以看出,前10 min时,载Al2O3后的吸附速率略微比负载前慢一些,这恰好说明了这一点。尽管如此,载Al2O3后电吸附能力仍然显著提高, 这是因为引入Al2O3的极性由于外加电场的存在而发生改变,从而增加了电吸附的吸附位点,使得吸附容量明显提高。随着时间的增长,溶液的电导率下降,这是因为电极间距只有 3 mm,电极与溶液易形成厚度较大的双电层,离子能快速到达双电层,约60 min达到吸附平衡。ACF原样电极的电导率从初始的568 µS·cm-1下降到492 µS·cm-1,除盐效率为13.3%,Al2O3/ACF复合电极的电导率从初始的568 µS·cm-1下降到397 µS·cm-1,除盐效率为30.1%,与原样电极相比除盐效率提升了1.3倍,说明Al2O3/ACF复合电极的双电层容量增加,电极的除盐效率也有所提高;故用自制电吸附装置去除NaCl模拟废水是可行的。

2.8Al2O3/ACF复合电极的再生性

电吸附除盐的一大优点是可再生性,即在吸附饱和的电极上加一反向电压,电极将会把离子释放到溶液中,电极得到再生;但由于电极反接脱附的后期电极上的离子剩余比较少,此时电极反向吸附的离子量大于脱附的离子量,使电导率反而上升,因此再生时先将电极反接以快速再生,然后再断电以脱附完全,即可完成电极的再生[23]。当电极接反向电压时,NaCl质量浓度迅速增大,说明活性炭纤维电极具有可再生性,且活性炭纤维电极对溶液中NaCl的电吸附行为活性炭纤维电极脱附速率比吸附速率更快。第一次使用时吸附率为 28.6%,经 5次重复使用后吸附率仍可达到24.6%,说明活性炭纤维电极有着良好的重复利用性;且第一次使用时脱附率为84.8%,重复使用时脱附率接近100%,这是由于在第一次使用时由于物理吸附所吸附的离子不能完全脱附,而重复使用时主要是以电吸附作用吸附离子。

3 结 论

(1)ACF负载 Al2O3后表面及孔道中有絮状或颗粒状的Al2O3存在,Al元素含量为1.06%;ACF比表面积从1244.37 m2·g-1降为974.59 m2·g-1,总孔容减小,平均孔直径变大。

(2)负载Al2O3后ACF表面形成一些Al-O键的官能团,Al2O3以无晶相无定形形式存在于纤维表面;比电容从23 F·g-1升到98 F·g-1,提高3.3倍。

(3)对NaCl模拟废水的电吸附去离子性能测试实验表明:Al2O3/ACF复合电极材料的双电层电容量增大,电吸附性能增强,除盐效率提高。

(4)载Al2O3前后活性炭纤维电极都有很好的循环利用性,经过5个循环后电吸附效果没有明显变化。

References

[1]Nghiem L D, Scher A I. Critical risk points of nanofiltration and reverse osmosis process in water recycling applications [J]. Desalination, 2006, 187 (1): 303-312.

[2]Banasiak L J, Kruttschnitt T W, Schafer A I. Desalination using electrodialysis as a function of voltage and salt concentration [J]. Desalination, 2007, 205 (1): 38-46.

[3]Soldatov V S, Sokolova V I, Medyak G V, et al. Binary ion exchange equilibria in systems containing, Cl-and on fibrous anion exchangers with tetraalky lammomium groups [J]. Reactive and Functional Polymers, 2007, 67 (12): 1530-1539.

[4]Kim C. Electrochemical characterization of activated carbon nanofibers as an electrode in supercapacitors [J]. Journal of Power Sources, 2005, 142 (3): 382-388.

[5]Zhang Lezhong (张乐忠), Hu Jiapeng (胡家朋), Zhao Shengyun (赵生云), et al. Recent advances of research on modified activated carbon [J]. Materials Review (材料导报), 2009, 11 (23): 435-438.

[6] Ahn H J, Lee J H, Jeong Y, et al. Nanostructured carbon cloth electrode for desalination from aqueous solutions [J]. Materials Science and Engineering A, 2007, 449 (2): 841-845.

[7]Mohammad A S, Hisham E. Developments in thermal desalination processes: design, energy, and costing aspects [J]. Desalination, 2007, 214 (1/2/3): 227-240.

[8] Yang C M, Choi W H, Na B K, et al. Capacitive deionization of NaCl solution with carbon aerogel-silica gel composite electrodes [J]. Desalination, 2005, 174 (2):125-133.

[9] Feng Lajun (冯拉俊), Cao Kaibo (曹凯博), Lei Ali (雷阿利). Preparation of α-Al2O3ultrafine powder by pyrolytic process [J]. China Powder Science and Technology (中国粉体技术), 2006, 40 (4): 8-10.

[10]Carrott P J M, Nabais J M V, Ribeiro M M L, et al. Microwave heating as a novel method for introducing molecular sieve properties into activate carbon fibers [J]. Carbon, 2004, 42 (1): 227-229.

[11] Zhao Yan, Hu Xiaomin, Shan Shiliang. Renovated electroabsorptive desalination by using activated carbon coating electrodes [J]. Journal of Safety and Environment, 2012, 32 (3): 28-32.

[12]Ottiger S, Pini R, Storti G, Mazzotti M. Competitive adsorption equilibria of CO2and CH4on a dry coal [J]. Adsorption. 2008, 14 (4): 539-556.

[13]Laura J B, Thomas W J, Andrea I. Desalination using electrodialysis as a function of voltage and salt concentration [J]. Desalination, 2007, 205 (1/2/3): 38-46.

[14] LI Haihong (李海红), LI Hongyan (李红艳). Preparation and electrochemical performance of activated carbon coated electrodes [J]. Journal of Materials Science & Engineering (材料科学与工程学报), 2014, 32 (1):101-106.

[15]Bouhidel K E, Lakehal A. Infulence of voltage and flow rate on elecdeionization (EDI) process efficiency [J]. Desalination, 2006, 188: 411-421.

[16]Li Quanming, Qiu Fagui, Zhang Mei, et al. Study on preparation and property of PAN-based activate carbon fiber felt [J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni, 2007, 46 (6): 267-268.

[17]Egashira M, Takatsuji H, Okada S, et al. Properties of containing Sn nano- particles activated carbon fiber for a negative electrode in lithium batteries [J]. Journal of Power Sources, 2002,107: 56-60.

[18] Li Haihong (李海红), Li Hongyan (李红艳). Effects of different pretreatment methods on structure and adsorption properties of activated carbon [J]. Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy (粉末冶金材料科学与工程), 2014, 19 (4): 647-653.

[19] Han Yanhe (韩严和), Quan Xie (全燮), Zhao Huimin (赵慧敏), et al. Kinetics of enhanced adsorption by polarization for organic pollutants onactivated carbon fiber [J]. Environmental Science (环境科学), 2006, 27 (6): 1111-1116.

[20]Wang S, Wang D Z, Ji L J, et al. Equilibrium and kinetic studies on the removal of NaCl from aqueous solutions by electrosorption on carbon nanotube electrodes [J]. Separation and Purification Technology, 2007, 58 (1): 12-16.

[21] Zhang Qianxian (张钱献), Zheng Guoqu (郑国渠), Cai Chao (蔡超), et al. Research on the anodic aluminum oxide as anodic foil of aluminum electrolytic capacitor [J]. Journal of Functional Materials(功能材料), 2011, 42 (6): 1071-1074.

[22]Hou Qingyu (侯清玉), Wuyun Gerile (乌云格日乐), Zhao Chunwang(赵春旺). Effects of the concentration of heavily oxygen vacancy of rutile TiO2on electric conductivity performance from first principles study [J]. Acta Physica Sinica (物理学报), 2013, 62 (16): 320-325.

[23]Moehida I, Korai Y, Shirhama M, et al. Removal of SOxand NOxover activated carbon fibers [J]. Carbon, 2010, 38 (1): 227-239.

Preparation and properties characterization of Al2O3/ACF composite electrode materials

LI Haihong, YANG Jie, GUO Yani, QIANG Xueni
(College of Environmental and Chemical Engineering, Xi’an Polytechnic University, Xi’an 710048, Shaanxi, China)

The activated carbon fiber (ACF) felt with H3PO4pretreatment was used as raw materials, adopting dipping calcination method to prepare Al2O3/ACF composite electrode materials. The micro-structure and electrochemical performance of the activated carbon fiber before and after loaded with Al2O3were characterized by using scanning electron microscopy (SEM), Brunauer-Emmett-Teller gas adsorption method (BET), X-ray diffraction (XRD), energy X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), respectively, and then using homemade improvised electric adsorption desalination device to test the electric adsorption performance for NaCl model wastewater. The results showed that Al2O3/ACF composite electrode materials were prepared with success by adopting the dipping calcination method. There was flocculent or granulate Al2O3in the surface and pores of Al2O3/ACF complex, and the specific surface area was decreased from 1244.37 m2·g-1to 974.59 m2·g-1. Meanwhile, the content of Al was 1.06% and Al2O3with amorphous was existed on the surface of activated carbon fiber. The Al-O bonds were found on the surface of Al2O3/ACF electrode materials with increasing specific capacitance of 76.5% in comparison with the original activated carbon electrode. After loaded Al2O3,the electric double layer capacity of ACF electrode materials was increased, theelectric adsorption performance was improved, the desalination efficiency was promoted more than 2.3 times as original and the electrode was reproducible. Al2O3/ACF composite materials can be used as the electrode materials for the removal of the inorganic ions in wastewater.

date: 2015-04-10.

YANG Jie, 397456290@qq.com

supported by the Department of Industrial Public Relation Projects in Shaanxi Province (2014k10-08) and the Educational Industrialization Cultivation Projects in Shaanxi Province (2013JC15).

dipping calcination method; preparation; alumina; composites; electric adsorption

10.11949/j.issn.0438-1157.20150440

TQ 424.1

A

0438—1157(2015)11—4703—07

2015-04-10收到初稿,2015-07-28收到修改稿。

联系人:杨洁。第一作者:李海红(1971—),女,硕士,教授。

陕西省科技厅工业公关项目(2014k10-08);陕西省教育厅产业化培育资助项目(2013JC15)。

猜你喜欢
电导率活性炭表面积
积木的表面积
巧算最小表面积
巧求表面积
玩转活性炭
童话世界(2020年32期)2020-12-25 02:59:18
神奇的活性炭
基于比较测量法的冷却循环水系统电导率检测仪研究
低温胁迫葡萄新梢电导率和LT50值的研究
现代园艺(2017年23期)2018-01-18 06:57:46
表面积是多少
改性活性炭吸附除砷的研究
应用化工(2014年1期)2014-08-16 13:34:08
直接合成法制备载银稻壳活性炭及其对苯并噻吩的吸附
应用化工(2014年9期)2014-08-10 14:05:08