果壳活性炭中氯化物对硝酸盐的选择性吸附

果壳活性炭是电吸附过程中最常用的电极材料，例如用于海水淡化的电容去离子水。果壳活性炭具有耐磨强度好、空隙发达、吸附性能高、强度高、易再生、经济耐用等优点，广泛应用于生活、工业、液相吸附、水质净化、气相吸附。电容去离子化是一种循环过程，在这个过程中，离子通过静电相互作用从水溶液中移除，电极通常由果壳活性炭组成。果壳活性炭具有耐磨强度好、空隙发达、吸附性能高、强度高、易再生、经济耐用等优点，广泛应用于生活、工业、液相吸附、水质净化、气相吸附。本文研究了盐类混合物对两种不同的一价氯离子和硝酸盐的离子选择性。我们进行了吸附实验(即，没有施加电压)和电吸附实验(即，基于施加在两个碳电极之间的电压)的果壳活性炭。我们的研究结果表明，在吸附和电吸附过程中，果壳活性炭比氯化物去除更多的硝酸盐。在平衡状态下，离子选择性不强烈地依赖于水的成分，而是依赖于电容式去离子水的电荷电压。

吸附实验:果壳活性炭对硝酸盐有选择性

图1显示不含硝酸盐和氯化物作为果壳活性炭颗粒的硝酸盐在微孔中与氯化物溶液的平衡浓度比。硝酸盐的吸附，氯化物浓度比硝酸盐高三倍。Ac 的表面化学与官能团的存在有关，官能团是酸性基团，主要是含氧基团。这些官能团可以解离或质子化，以诱导与溶液中离子的吸引或排斥作用。由于各离子与官能团相互作用的强度不同，我们观察到了离子择优吸附的影响。在图1中，我们还展示了4条理论曲线，这些曲线描述了溶液中每个离子与未充电果壳活性炭之间的相互作用作为拟合参数。这些结果表明，通常用于制造电容性去离子电极的商用果壳活性炭材料对吸附电容性去离子具有亲和力。

图一: 未充电果壳活性炭的吸附。

初始离子浓度对电容去离子选择性的影响

图2a 和图2b 显示了平衡电吸附数据分离因子作为离子吸附容量和硝酸盐与氯化物溶液浓度比的函数。观察到平衡电吸附数据和离子吸附容量增加了原料液中硝酸盐和氯化物的浓度比。在图2b 中，我们可以看到随着硝酸盐与氯化物比率的初始增加，微孔中硝酸盐和氯化物的浓度差异增大。然而，在达到平衡之前，首选离子电吸附是由初始浓度比决定的: 溶液中浓度最高的离子主要是电吸附。

图2:电容去离子中离子的电吸附。

充电电压对CDI离子选择性的影响

图3a 显示，这种分离因子随着充电电压的降低而降低，但是亲和力效应并没有降低多少，在高电压下仍然起着重要作用。电荷和离子吸附容量随充电电压的增加而增加。图3 d 显示，充电效率远低于单位，这可以解释为从果壳活性炭表面的 co 离子解吸开始的充电步骤。

图3:电容去离子中离子的电吸附。