山西省回国留学人员科研经费资助项目(2008-32) 作品数:10 被引量:33 H指数:5 相关作者: 郝晓刚 张忠林 刘世斌 王忠德 李越 更多>> 相关机构: 太原理工大学 中国辐射防护研究院 更多>> 发文基金: 山西省自然科学基金 山西省回国留学人员科研经费资助项目 国家自然科学基金 更多>> 相关领域: 理学 化学工程 电气工程 环境科学与工程 更多>>
电化学控制的离子交换技术 被引量:9 2010年 电化学控制离子交换(electrochemically switched ion exchange,ESIX)是电化学与离子交换相结合的新型离子分离技术,通过电化学方法调节导电基体上电活性ESIX膜的氧化/还原状态来控制离子的置入与释放,从而使溶液中的离子得到分离,并使膜得到再生。ESIX消除了传统离子交换技术在化学再生过程中产生的二次污染问题,因其环境友好性在废水处理及水质净化领域具有良好的应用前景而逐渐成为备受关注的热点问题。本文简述了ESIX技术的机理和特点,着重阐述了有关ESIX膜的制备、结构及其应用方面的研究进展,并指出了需要研究的科学问题与研究前景。 肖俊强 郝晓刚多排石墨芯NiHCF膜电极电化学控制Cs^+分离 被引量:5 2009年 采用阴极电沉积方法在多排石墨芯(MRGC)基体上制备NiHCF薄膜,考察二电极体系下膜电极对溶液中Cs离子的置入和释放行为及其影响因素,并通过循环伏安法考察膜的再生性能。结果表明,当初始浓度为20mg·L-1时施加7V电压还原30min,Cs+去除率达84%;Cs/Na混合溶液中的分离系数可达40;氧化再生释放率达到61%。MRGC基体NiHCF膜电极在二电极体系下能有效分离模拟液中的Cs离子,且具有良好的再生能力。 毛祖秋 郝晓刚 李一兵 张忠林 王忠德 刘世斌碳毡基NiHCF膜电极电化学控制Cs^+分离 被引量:1 2011年 采用化学沉积法在三维多孔碳毡(PTCF)基体上制备了电活性铁氰化镍(NiHCF)修饰电极,用扫描电镜(SEM)研究了膜的表面形貌。在两电极体系下,利用离子色谱考察了膜电极对溶液中Cs^+的置入和再生性能,分别考察了吸附时间、操作电压及模拟废液原始浓度等参数对Cs^+分离性能的影响,并结合NiHCF膜电极电控离子分离性能组装了小型电化学控制Cs^+分离反应器,初步探讨了膜电极在双槽反应器中及其在连续操作情况下对铯离子的分离性能。 孙斌 郝晓刚 王忠德 张忠林关键词:碳毡 流动体系石墨基体NiHCF膜电极电控铯离子分离 被引量:1 2010年 采用石墨基体NiHCF膜电极组装填充床电化学反应器,考察二电极流动体系下溶液中Cs离子的电化学控制分离性能。在膜电极上施加阴极电压使Cs+置入膜内,分别考察操作电压、进料浓度和流量等参数对反应器出水Cs+浓度的影响,并用Thomas模型描述该过程的穿透曲线;将置入Cs+的膜电极外加阳极电压释放Cs+使膜电极再生,并通过连续多批次运行测试膜电极的稳定性。研究结果表明:石墨基体NiHCF膜在二电极体系下具有良好的电控吸附性能和再生能力,槽电压10V、流速80BV·h-1、进料浓度7mg·L-1、穿透率为50%时可处理225BV的模拟废液,单次运行Cs离子平均去除率可达56%,电控吸附过程符合Thomas吸附动力学模型。膜电极氧化再生快捷方便,多批次运行性能稳定,水溶液中Cs+可得到有效分离。 毛祖秋 郝晓刚 李一兵 张忠林 刘世斌 温亚龙多排石墨芯基体NiHCF膜电极的制备与电控离子分离性能 2009年 以多排石墨芯(MRGC)为基体材料,采用阴极沉积法制备了具有电化学控制离子分离(ECIS)性能的电活性NiHCF膜电极。采用SEM和XPS分析考察了NiHCF薄膜的形貌与组成;在1 mol/L的NaNO3溶液中通过循环伏安法可逆地置入与释放Na+,考察NiHCF膜电极的离子交换容量、再生性能;在1 mol/L(NaNO3+CsNO3)混合溶液中比较不同混合浓度下膜电极的伏安特性曲线,分析了膜电极对Cs+/Na+的选择性。同时采用离子色谱测定了氧化态NiHCF膜电极在初始[Cs+]为10 mg/L模拟液中进行ECIS过程的Cs+浓度变化。实验结果表明,MRGC基体NiHCF膜电极离子交换容量大、再生能力好,对Cs+有较强的选择性,可用于Cs+的电控离子分离过程。 李永国 郝晓刚 马旭莉 张玫 刘世斌 丘丹圭PANI膜电聚合过程及电控分离苯酚的EQCM研究 被引量:5 2011年 通过电沉积方法在镀铂石英晶片上制备了导电聚苯胺(PANI)膜,采用电化学石英晶体微天平(EQCM)技术探讨了苯胺聚合机制及在苯酚溶液中的氧化还原特性.在0.5 mol/L硫酸溶液中结合循环伏安法考察了PANI膜在完全还原态(L)-半氧化态(E)-完全氧化态(P)之间的电活性和稳定性;在不同浓度的苯酚溶液中结合恒电压阶跃法和傅里叶红外光谱(FTIR)考察了PANI薄膜电控分离苯酚的性能.结果表明,苯胺在聚合过程中随着膜厚增加,伴随有离子的掺杂/脱掺杂并导致有规律的质量突变;PANI薄膜在完全还原态-半氧化态之间具有良好的电活性和循环稳定性;薄膜处于半氧化态时溶液中的苯酚置入膜中,处于还原态时膜中的苯酚又可逆地释放到溶液中.通过控制PANI薄膜的电位可以方便地控制苯酚的置入与释放,从而达到分离溶液中苯酚的目的. 李慧 李越 郝晓刚 张忠林 刘世斌关键词:导电聚苯胺 电化学石英晶体微天平 苯酚 电活性NiHCF薄膜在含Pb^(2+)溶液中的离子交换性能 被引量:4 2010年 采用阴极电沉积方法制备电活性NiHCF薄膜,考察薄膜在含Pb2+溶液中的电控离子交换性能。在0.1mol/L的Pb(NO3)2溶液中,通过循环伏安法调节膜电极的氧化还原电位考察其活性和可逆性,并结合电化学石英晶体微天平(EQCM)技术分析离子的交换机制,同时比较Co(NO3)2和Ni(NO3)2溶液中NiHCF膜电极的电化学行为;在0.1mol/L[Pb(NO3)2+Co(NO3)2]和0.1mol/L[Pb(NO3)2+Ni(NO3)2]两组混合溶液中,通过循环伏安法分析薄膜对Pb2+/Co2+和Pb2+/Ni2+的选择性;并通过X射线能谱仪(EDS)分别测定膜在氧化和还原状态下的元素组成。结果表明,电活性NiHCF膜在含Pb2+、Co2+和Ni2+溶液中均具有可逆的离子交换行为,对Pb2+的选择性高于对Co2+和Ni2+的,通过电控离子交换方法可以使Pb2+从废水中得到有效分离。 肖俊强 郝晓刚 王忠德 张忠林 刘世斌关键词:离子交换 电化学石英晶体微天平 单极脉冲电合成聚苯胺膜及其超级电容性能 被引量:7 2010年 采用单极脉冲电化学聚合方法在铂基体表面制备了具有三维网络结构的聚苯胺(PANI)纳米纤维膜。采用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和扫描电镜(SEM)分析比较了脉冲聚合和循环伏安聚合膜的组成和形貌,在0.5mol·L-1的硫酸溶液中通过恒电流充放电和电化学阻抗(EIS)等考察了聚合膜的电化学容量性能。研究表明,固定脉冲电压1.0V、苯胺单体浓度0.2mol·L-1时控制单极脉冲频率1.25s-1、占空比50%可获得高达699F·g-1比电容的纳米纤维结构PANI膜;聚合膜呈现均匀的三维有序网络状分布,其离子交换容量、循环稳定性及超级电容性能远高于循环伏安法聚合的PANI膜。 李越 郝晓刚 王忠德 张忠林 梁镇海 刘世斌关键词:聚苯胺 电化学聚合 超级电容器 电容性能 碳纳米管/聚苯胺/铁氰化镍复合膜的电化学共聚制备与电容性能 被引量:13 2010年 采用循环伏安一步共聚法在碳纳米管修饰的铂基体上制备了电活性碳纳米管/聚苯胺/铁氰化镍(CNTs/PANI/NiHCF)复合膜.用傅立叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线能谱仪(EDS)和扫描电镜(SEM)研究了复合膜组成及其表面形貌,并用循环伏安(CV)、恒电流充放电和电化学阻抗(EIS)等测试了复合膜的循环稳定性与电化学容量性能.研究表明:CNTs/PANI/NiHCF复合膜为三维多孔有序的网络状结构,PANI和NiHCF以纳米颗粒形式存在并沿CNTs均匀分布;在电流密度为2mA.cm-2时,CNTs/PANI/NiHCF复合膜的比容量高达262.28F.g-1,比能量为29.51Wh.kg-1,电流密度为10mA.cm-2时比功率可达10228.61W.kg-1;在2000次循环充放电过程中,复合膜的电容量仅衰减19.92%,电荷充放电效率一直保持在99%以上.CNTs/PANI/NiHCF有机-无机杂化膜具有良好的功率特性和快速充放电能力,是一种优异的超级电容器材料. 臧杨 郝晓刚 王忠德 张忠林 刘世斌关键词:超级电容器 聚苯胺 铁氰化镍 复合膜 电容性能 电控离子分离法分离铯离子 采用化学沉积法在三维多孔碳毡(PTCF)基体上制备了电活性铁氰化镍(NiHCF)修饰电极,用扫描电镜(SEM)研究了膜的表面形貌。在两电极体系下,利用离子色谱考察了膜电极对溶液中Cs的置入和再生性能,分别考察了吸附时间、... 孙斌 郝晓刚 王忠德 张忠林文献传递