CPC改性活性炭电极电吸附除砷性能研究

doi:10.11894/iwt.2018-1077

工业水处理 ›› 2020, Vol. 40 ›› Issue (2): 23-27. doi: 10.11894/iwt.2018-1077

CPC改性活性炭电极电吸附除砷性能研究

刘晓艳¹(),王一楠¹,陆谢娟^2,*(),陈才¹,吴晓晖²,毛娟²

1. 武汉科技大学城市建设学院, 湖北武汉 430065
2. 华中科技大学环境科学与工程学院, 湖北武汉 430074

收稿日期:2019-10-18 出版日期:2020-02-20 发布日期:2020-02-22
通讯作者: 陆谢娟 E-mail:969468856@qq.com;634814525@qq.com
作者简介:刘晓艳(1972-),硕士,副教授。电话:15007105499, E-mail:969468856@qq.com
基金资助:
国家重点研发计划项目新疆农垦地区农村饮用水与污水处理关键技术研究与示范(2016YFC0400704)

Study on the removal of arsenic by CPC modified activated carbon electrode

Xiaoyan Liu¹(),Yinan Wang¹,Xiejuan Lu^2,*(),Cai Chen¹,Xiaohui Wu²,Juan Mao²

1. School of Urban Construction, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430065, China
2. School of Environmental Science & Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China

Received:2019-10-18 Online:2020-02-20 Published:2020-02-22
Contact: Xiejuan Lu E-mail:969468856@qq.com;634814525@qq.com
Supported by:
国家重点研发计划项目新疆农垦地区农村饮用水与污水处理关键技术研究与示范(2016YFC0400704)

摘要/Abstract

摘要：

采用氯代十六烷基吡啶（CPC）对活性炭（PAC）进行改性，以提高活性炭电极的电化学性能和吸附性能。结果表明，以CPC-PAC-1 mm/5 h为电极材料，以m（CB）：m（PVDF）：m（CPC-PAC）=15：5：80制备的改性活性炭电极（CB/PVDF/CPC-PAC-15/5/80电极）的比电容为123.8 F/g，较未改性PAC电极的比电容（46 F/g）提升了169%。对100 μg/L砷溶液的吸附结果表明，相比未改性PAC电极，CB/PVDF/CPC-PAC-15/5/80电极对砷离子的吸附量提升了29%，出水砷仅为7 μg/L。

关键词: 电容去离子, 氯代十六烷基吡啶, 改性活性炭, 电吸附砷

Abstract:

Hexadecyl pyridine chloride(CPC) was used to modify the activated carbon to improve the electrochemical properties and adsorption properties of the activated carbon electrode. The results showed that the specific capacitance of the modified activated carbon electrode prepared with CPC-PAC-1 mm/5 h as electrode material and m(CB):m(PVDF):m(CPC-PAC) at 15:5:80 was 123.8 F/g, which was 169% higher than that of the unmodified PAC electrode (46 F/g). Adsorption experiments were conducted in 100 μg/L arsenic solution. Results showed that the adsorption amount of arsenic ions on CB/PVDF/CPC-PAC-15/5/80 electrode was 29% higher than that on unmodified PAC electrode. Besides, the arsenic content in effluents was only 7 μg/L.

Key words: capacitive deionization, hexadecyl pyridine chloride(CPC), modified activated carbon, electrosorption of arsenic

中图分类号:

X703

刘晓艳,王一楠,陆谢娟,陈才,吴晓晖,毛娟. CPC改性活性炭电极电吸附除砷性能研究[J]. 工业水处理, 2020, 40(2): 23-27.

Xiaoyan Liu,Yinan Wang,Xiejuan Lu,Cai Chen,Xiaohui Wu,Juan Mao. Study on the removal of arsenic by CPC modified activated carbon electrode[J]. Industrial Water Treatment, 2020, 40(2): 23-27.

https://www.iwt.cn/CN/Y2020/V40/I2/23

图/表 9

参考文献 15

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电极编号	导电炭黑CB质量分数/%	PVDF质量分数/%	CPC-PAC质量分数/%	比电容/(F·g^-1)
CB/PVDF/CPC-PAC-5/5/90	5	5	90	42.8
CB/PVDF/CPC-PAC-5/10/85	5	10	85	78.0
CB/PVDF/CPC-PAC-5/15/80	5	15	80	37.7
CB/PVDF/CPC-PAC-10/5/85	10	5	85	90.7
CB/PVDF/CPC-PAC-10/10/80	10	10	80	110.5
CB/PVDF/CPC-PAC-10/15/75	10	15	75	48.4
CB/PVDF/CPC-PAC-15/5/80	15	5	80	123.8
CB/PVDF/CPC-PAC-15/10/75	15	10	75	74.2
CB/PVDF/CPC-PAC-15/15/70	15	15	70	63.5

电极编号	导电炭黑CB质量分数/%	PVDF质量分数/%	CPC-PAC质量分数/%	比电容/(F·g^-1)
CB/PVDF/CPC-PAC-5/5/90	5	5	90	42.8
CB/PVDF/CPC-PAC-5/10/85	5	10	85	78.0
CB/PVDF/CPC-PAC-5/15/80	5	15	80	37.7
CB/PVDF/CPC-PAC-10/5/85	10	5	85	90.7
CB/PVDF/CPC-PAC-10/10/80	10	10	80	110.5
CB/PVDF/CPC-PAC-10/15/75	10	15	75	48.4
CB/PVDF/CPC-PAC-15/5/80	15	5	80	123.8
CB/PVDF/CPC-PAC-15/10/75	15	10	75	74.2
CB/PVDF/CPC-PAC-15/15/70	15	15	70	63.5

阴离子	SO₄^2-	Cl^-	NO₃^-	As
去除率/%	60	55	38	91

阴离子	SO₄^2-	Cl^-	NO₃^-	As
去除率/%	60	55	38	91

电极	准一级吸附动力学模型			准二级吸附动力学模型			内扩散动力学模型
电极	q_e/(μg·g^-l)	K₁/min^-1	r²	q_e/(μg·g^-1)	K₂/(g·μg^-1·min^-1)	r²	K_n/(μg·g^-1·min^-0.5)	r²
CB/PVDF/PAC-0/10/90	8.54	0.035 02	0.993 0	11.12	0.003 18	0.981 1	0.904 04	0.915 1
CB/PVDF/CPC-PAC-15/5/80	10.9	0.033 08	0.999 7	14.14	0.002 37	0.995 0	1.132 87	0.946 6

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