果殼活性炭中氯化物對硝酸鹽的選擇性吸附

果殼活性炭是電吸附過程中最常用的電極材料，例如用于海水淡化的電容去離子水。果殼活性炭具有耐磨強度好、空隙發達、吸附性能高、強度高、易再生、經濟耐用等優點，廣泛應用于生活、工業、液相吸附、水質凈化、氣相吸附。電容去離子化是一種循環過程，在這個過程中，離子通過靜電相互作用從水溶液中移除，電極通常由果殼活性炭組成。果殼活性炭具有耐磨強度好、空隙發達、吸附性能高、強度高、易再生、經濟耐用等優點，廣泛應用于生活、工業、液相吸附、水質凈化、氣相吸附。本文研究了鹽類混合物對兩種不同的一價氯離子和硝酸鹽的離子選擇性。我們進行了吸附實驗(即，沒有施加電壓)和電吸附實驗(即，基于施加在兩個碳電極之間的電壓)的果殼活性炭。我們的研究結果表明，在吸附和電吸附過程中，果殼活性炭比氯化物去除更多的硝酸鹽。在平衡狀態下，離子選擇性不強烈地依賴于水的成分，而是依賴于電容式去離子水的電荷電壓。

吸附實驗:果殼活性炭對硝酸鹽有選擇性

圖1顯示不含硝酸鹽和氯化物作為果殼活性炭顆粒的硝酸鹽在微孔中與氯化物溶液的平衡濃度比。硝酸鹽的吸附，氯化物濃度比硝酸鹽高三倍。Ac 的表面化學與官能團的存在有關，官能團是酸性基團，主要是含氧基團。這些官能團可以解離或質子化，以誘導與溶液中離子的吸引或排斥作用。由于各離子與官能團相互作用的強度不同，我們觀察到了離子擇優吸附的影響。在圖1中，我們還展示了4條理論曲線，這些曲線描述了溶液中每個離子與未充電果殼活性炭之間的相互作用作為擬合參數。這些結果表明，通常用于制造電容性去離子電極的商用果殼活性炭材料對吸附電容性去離子具有親和力。

圖一: 未充電果殼活性炭的吸附。

初始離子濃度對電容去離子選擇性的影響

圖2a 和圖2b 顯示了平衡電吸附數據分離因子作為離子吸附容量和硝酸鹽與氯化物溶液濃度比的函數。觀察到平衡電吸附數據和離子吸附容量增加了原料液中硝酸鹽和氯化物的濃度比。在圖2b 中，我們可以看到隨著硝酸鹽與氯化物比率的初始增加，微孔中硝酸鹽和氯化物的濃度差異增大。然而，在達到平衡之前，首選離子電吸附是由初始濃度比決定的: 溶液中濃度最高的離子主要是電吸附。

圖2:電容去離子中離子的電吸附。

充電電壓對CDI離子選擇性的影響

圖3a 顯示，這種分離因子隨著充電電壓的降低而降低，但是親和力效應并沒有降低多少，在高電壓下仍然起著重要作用。電荷和離子吸附容量隨充電電壓的增加而增加。圖3 d 顯示，充電效率遠低于單位，這可以解釋為從果殼活性炭表面的 co 離子解吸開始的充電步驟。

圖3:電容去離子中離子的電吸附。