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        CNT/PANI電極吸附去除水中Cu2+的研究

        2016-12-23 08:01:38靳兆祺岳文慧湖南大學(xué)土木工程學(xué)院湖南長(zhǎng)沙410082
        中國(guó)環(huán)境科學(xué) 2016年12期
        關(guān)鍵詞:碳納米管間距去除率

        施 周,靳兆祺,鄧 林,王 立,岳文慧 (湖南大學(xué)土木工程學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410082)

        CNT/PANI電極吸附去除水中Cu2+的研究

        施 周*,靳兆祺,鄧 林,王 立,岳文慧 (湖南大學(xué)土木工程學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410082)

        通過(guò)原位化學(xué)聚合法制備CNT/PANI復(fù)合材料,采用電鏡掃描(SEM)、傅里葉紅外光譜技術(shù)(FTIR)、X射線(xiàn)光電子能譜技術(shù)(XPS)和循環(huán)伏安法(CV)對(duì)復(fù)合材料的物理化學(xué)特性進(jìn)行表征和測(cè)試.結(jié)果表明,復(fù)合材料比表面積和孔隙率減少,但比電容增加.CNT/PANI復(fù)合材料電極對(duì)銅離子的去除效果是CNT電極的4.24倍,吸附量隨著電壓、銅離子初始濃度和pH的增加而增加,電吸附過(guò)程符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué).

        電吸附;CNT/PANI復(fù)合電極;Cu2+

        銅是水中常見(jiàn)的重金屬污染物,主要來(lái)源于礦山開(kāi)采、金屬冶煉、機(jī)械制造、電子、電鍍、畜牧業(yè)等行業(yè)排放的污水[1].研究表明,長(zhǎng)期攝入過(guò)量銅離子會(huì)在人體的大腦、肝臟、心肌等組織累計(jì),對(duì)人體造成損害[2].目前國(guó)內(nèi)外用于處理含銅廢水的方法主要有化學(xué)沉淀法、離子交換法、膜分離法、吸附法、生物法等[3],盡管這些方法都可有效降低Cu2+濃度,但在實(shí)際應(yīng)用中都存在一定的局限性,如成本高、操作復(fù)雜、易形成二次污染等.電吸附技術(shù)是基于雙電層電容理論的新型水處理技術(shù),它以電勢(shì)差為驅(qū)動(dòng)力,迫使帶電離子定向移動(dòng),吸附在電極表面,從而達(dá)到去除污染物的目的,具有能耗低、效果好、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)[4-6].

        碳納米管(CNT)是非常理想的電極材料,具有良好的導(dǎo)電性、較大的比表面積和良好的化學(xué)穩(wěn)定性.但與其他材料相比,CNT的比電容相對(duì)較低,離子吸附容量較小.高分子導(dǎo)電聚合物在充放電過(guò)程中會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生法拉第贗電容[7-8].Dai等[9]研究了MWCNT電極電吸附去除 NaCl,并取得了較好的去除效果. Chung等[10]通過(guò)酸性改性碳納米管,將含氧官能團(tuán)引入CNTs中,從而提高了其電吸附能力.聚苯胺(Polyaniline, PANI)由于具有高導(dǎo)電性、良好的空氣穩(wěn)定性和存在多個(gè)氧化態(tài)而深受研究者重視,是超級(jí)電容器電極材料的研究熱點(diǎn)[11-12].此外,研究表明聚苯胺分子中含有大量的氨基和亞胺基功能基團(tuán),對(duì)重金屬離子具有良好的絡(luò)合作用[13-14].

        通過(guò)化學(xué)原位聚合的方法在CNT表面包覆PANI,制備CNT/PANI納米復(fù)合物,可通過(guò)PANI在充放電過(guò)程中發(fā)生 p—摻雜和去摻雜反應(yīng),產(chǎn)生贗電容來(lái)提高電極的比電容,從而提高對(duì)銅離子的吸附量[15].Yan等[16]制備SWCNT/PANI復(fù)合材料,研究了碳納米管含量對(duì)復(fù)合材料的影響,研究表明SWCNT/PANI電極對(duì)NaCl的去除效果有顯著提高,其比電容隨著碳納米管含量的增加而減少.Zhang等[17]通過(guò)原位聚合法制備多壁碳納米管和聚苯胺的復(fù)合物用作電極膜片,結(jié)果表明,復(fù)合材料電極的比電容大大提高,比電容最高可達(dá)500F/g.

        目前,電容去離子主要應(yīng)用于海水淡化和苦鹽水脫鹽,對(duì)低濃度重金屬Cu2+的去除研究較少,其去除機(jī)理和影響因素等有待進(jìn)一步研究.本研究主要通過(guò)原位化學(xué)聚合法制備 CNT/PANI復(fù)合材料,探討其電極特性和對(duì)銅離子的電吸附性能、機(jī)理及其影響因素.

        1 材料與方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)材料

        主要材料為:多壁碳納米管 MWCNTs:型號(hào)L-MWNT-2040(長(zhǎng)度>5μm,直徑為20~40nm),購(gòu)自深圳納米港有限公司;聚四氟乙烯乳液(PTFE):純度(60%±2%),廣東化學(xué)試劑有限公司;苯胺:分析純,天津大茂化學(xué)試劑廠(chǎng);過(guò)硫酸銨:分析純,天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司.

        1.2 樣品的合成和表征

        CNT/PANI復(fù)合物的制備過(guò)程如下:取一定量CNT加入到1mol/L的HCl溶液中并超聲分散,待 CNT懸浮液分散均勻后,將苯胺單體加入懸浮液中,于冰水浴下攪拌 0.5h,隨后將溶解于1mol/L的HCl溶液中的(NH4)2S2O8逐滴加入上述懸浮液中,于0℃冰水浴中繼續(xù)攪拌反應(yīng)8h,將反應(yīng)得到的產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和去離子水反復(fù)洗滌、抽濾,直至濾液為無(wú)色、中性,于60℃下真空干燥24h,得到CNT/PANI復(fù)合物[16].

        用掃描電子顯微鏡技術(shù) SEM(日立 S-4800掃描電鏡,日本)觀察樣品復(fù)合前后的表面形貌變化,用X射線(xiàn)光電子能譜儀XPS(Kratos Amicus,英國(guó))對(duì)電極表面成分進(jìn)行表征,采用傅里葉變換紅外光譜儀 FTIR(Spectrum One,美國(guó))對(duì)樣品進(jìn)行紅外光譜分析,采用循環(huán)伏安法 CV(電化學(xué)工作站 CHI660D,上海)對(duì)電極的電化學(xué)性能進(jìn)行表征.

        1.3 CNT/PANI電極制備

        采用涂覆法制備CNT/PANI復(fù)合電極.按質(zhì)量比8:1:1的比例稱(chēng)取CNT/PANI、導(dǎo)電炭黑、PTFE,在研缽中均勻研磨后均勻地涂覆在306不銹鋼絲網(wǎng)上(實(shí)際涂覆面積 10cm×10cm).將涂好的不銹鋼絲網(wǎng)置于60℃烘箱中烘烤24h,冷卻至室溫,在壓片機(jī)下采用10MPa壓力壓制10min后得到CNT/PANI復(fù)合電極.

        1.4 實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)參數(shù)

        電吸附裝置如圖1所示,電吸附模具由兩塊16cm×16cm×0.2cm的玻璃板和寬2cm的硅膠墊片組裝而成,CNT/PANI電極平整地粘貼在玻璃板上,電極之間的間距由硅膠墊片厚度決定.實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下:含銅水樣120mL,初始濃度為10mg/L;電極電壓為 0.8V;電極間距 2mm;溶液流速15mL/min;水浴恒溫20℃,分別采用CNT電極和CNT/PANI電極吸附水中銅離子,水樣中 Cu2+濃度采用原子吸收分光光度計(jì)(AA-7000型,日本島津)檢測(cè).

        圖1 電吸附裝置示意Fig.1 Diagram of the CDI system

        利用式(1)計(jì)算CNT和CNT/PANI復(fù)合電極對(duì)Cu2+的吸附量.式中: Q為吸附量,mg/g;C0和Ct分別為溶液中銅離子的初始濃度和t時(shí)刻濃度,mg/L;V為水樣總體積,L;m為工作電極的質(zhì)量.

        2 結(jié)果與討論

        2.1 電極的表面特性

        圖2所示為CNT和CNT/PANI材料的SEM形貌圖.由圖 2(a)可知,碳納米管為細(xì)長(zhǎng)的管狀結(jié)構(gòu),相互纏繞形成孔隙和孔洞,呈松散狀態(tài).從圖2(b)可看出,以碳納米管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為內(nèi)核,聚苯胺緊密地包覆在碳納米管外圍.由于聚苯胺占據(jù)了碳納米管之間的部分孔洞,CNT/PANI復(fù)合材料的比表面積和孔隙率將有所下降[16].

        圖2 CNT(a)和CNT/PANI(b)的SEM形貌圖Fig.2 SEM images of CNT (a) and CNT/PANI composites (b)

        圖3所示為CNT和CNT/PANI復(fù)合材料的FTIR光譜圖.由圖可知,CNT在波數(shù)為1150、1348和3430cm-1處有較強(qiáng)的吸收峰,分別代表C—O、C—OH和O—H的伸縮振動(dòng)吸收峰;在與PANI復(fù)合之后,CNT/PANI的 FTIR光譜圖在波數(shù)為796和1294cm-1處出現(xiàn)了新的吸收峰,分別代表苯環(huán)1,4取代基中C—H基團(tuán)和C—N基團(tuán)的振動(dòng)峰,在波數(shù)為1490cm-1處的吸收峰為苯環(huán)結(jié)構(gòu)的伸縮振動(dòng)峰.顯然,在波數(shù)為1132cm-1處的吸收峰,相比于CNT光譜圖的相同位置振動(dòng)峰有明顯的增大,這是由于復(fù)合材料中生成了醌式結(jié)構(gòu)中的C=N基團(tuán)[18].

        圖3 CNT和CNT/PANI的FTIR光譜Fig.3 FTIR spectra of the CNT and CNT/PANI composite

        為測(cè)試復(fù)合材料中各元素的含量,采用XPS對(duì)CNT和CNT/PANI復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果見(jiàn)圖 4.由圖 4可知,與純 CNT相比,CNT/ PANI復(fù)合材料的元素含量發(fā)生較大變化:N含量由0.6%提高到了10.5%,O含量從2.1%提高到了6.82%.這一結(jié)果表明PANI與CNT成功復(fù)合,使電極材料中的含氧官能團(tuán)和含氮官能團(tuán)數(shù)量增加.

        圖4 CNT和CNT/PANI的XPS能譜Fig.4 XPS survey spectrum of the CNTs and CNT/PANI composites

        2.2 電化學(xué)特性

        采用循環(huán)伏安法(CV)對(duì)復(fù)合電極的電化學(xué)性能進(jìn)行表征,測(cè)試采用三電極系統(tǒng),測(cè)試電極為工作電極,鉑電極、飽和甘汞電極分別為對(duì)電極、參比電極,電解液采用硝酸銅溶液(銅離子濃度為 50mg/L),掃描電壓為-0.8~0V,掃描速率10mV/s,測(cè)試結(jié)果如圖5所示.電極電容值的計(jì)算公式如式(2)所示:

        式中:C為比電容,F/g;I為電流,A;V為電壓,V;μ為掃描速率,mV/S;m為電極質(zhì)量,g.

        由圖5可知,在-0.8~0V范圍內(nèi),CNT和CNT/ PANI電極的循環(huán)伏安曲線(xiàn)較平滑,無(wú)明顯的氧化還原峰,說(shuō)明在該電壓范圍內(nèi),Cu2+在電極表面并未發(fā)生氧化還原反應(yīng),而是通過(guò)雙電層電容吸附進(jìn)行去除.從圖中還能看出,CNT/PANI的比電容明顯大于CNT.經(jīng)式(2)計(jì)算可知,CNT和CNT/ PANI電極的比電容分別為11.36和25.56F/g.

        圖5 CNT和CNT/PANI電極循環(huán)伏安曲線(xiàn)Fig.5 CV curves of CNT and CNT/PANI composites

        CNT/PANI電極的比電容由兩部分構(gòu)成,一部分是 CNT提供的雙電層電容,另一部分為 PANI在充放電過(guò)程中產(chǎn)生的贗電容[15].在電吸附過(guò)程中,復(fù)合材料中的PANI發(fā)生電化學(xué)P-摻雜和去摻雜反應(yīng)而儲(chǔ)存能量并減少自身放電,由此產(chǎn)生的贗電容在電極面積相同的情況下遠(yuǎn)大于雙電層電容,因此CNT/PANI具有更高的比電容[19].

        2.3 電吸附去除Cu2+的性能

        2.3.1 電吸附去除 Cu2+動(dòng)力學(xué) 研究選取初始Cu2+濃度為50mg/L,電壓0.8V,流速15mL/min,實(shí)驗(yàn)時(shí)間為50min進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)CNT和CNT/ PANI電極的除 Cu2+過(guò)程分別采用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行擬合,以研究其動(dòng)力學(xué)過(guò)程,擬合結(jié)果如圖6和表1所示.

        圖6 CNT和CNT/PANI電極電吸附除銅的動(dòng)力學(xué)模型擬合Fig.6 Kinetic fitting curves of electrosorption of Cu2+ions using CNT and CNT/PANI

        表1 準(zhǔn)一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)擬合參數(shù)Table 1 Kinetic parameters for the electrosorption of Cu2+ions using CNT and CNT/PANI

        由圖6和表1可知, 相比于準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué),準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的相關(guān)系數(shù)R2明顯較大,且兩種電極的吸附過(guò)程均與準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)的擬合曲線(xiàn)有較好的一致性,這說(shuō)明可用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型描述兩種電極對(duì) Cu2+的電吸附過(guò)程.這一研究結(jié)果還表明兩種電極對(duì) Cu2+的吸附均以表面吸附為主[18].從表 1所列的計(jì)算數(shù)據(jù)可知,CNT和CNT/PANI電極對(duì)水中 Cu2+的平衡吸附量分別為1.37,5.81mg/g,即在CNT表面負(fù)載PANI后,復(fù)合材料電極對(duì) Cu2+的吸附量提高了 3.24倍.相關(guān)研究表明,CNT/PANI復(fù)合材料在充放電過(guò)程中會(huì)發(fā)生 p-摻雜和去摻雜反應(yīng),產(chǎn)生贗電容,使電極材料的比電容增加[15].在2.2節(jié)中,循環(huán)伏安法檢測(cè)結(jié)果表明,相比于CNT電極,CNT/PANI電極具有更大的比電容.根據(jù)平板電容器理論,電極表面所帶的電荷量與電極的比電容成正比[23].因此,CNT/PANI電極對(duì)Cu2+具有更大的吸附量.

        2.3.2 電壓對(duì)電極吸附效果的影響 根據(jù)循環(huán)伏安法分析,在 0~0.8V范圍內(nèi),電極表面主要發(fā)生雙電層吸附,沒(méi)有產(chǎn)生氧化還原反應(yīng),因此選取該范圍內(nèi)的電壓測(cè)試電極對(duì) Cu2+吸附效果的影響.由圖7的試驗(yàn)結(jié)果可知,當(dāng)電壓為0.6、0.7和0.8V, t=50min時(shí),電極對(duì) Cu2+的去除率分別為20.4%、38.6%和45.4%.可見(jiàn),CNT/PANI電極對(duì)銅離子的去除率隨電壓的升高而增大.根據(jù)平板電容器理論,電容一定時(shí),電極上所帶的電荷量與電極兩端的電壓成正比,因此工作電壓越高,電極與溶液界面所形成的雙電層越厚,電極上所吸附的銅離子越多.由于電壓升高時(shí)電極的耗電量也會(huì)增加,且過(guò)高的電壓可能會(huì)造成 Cu2+在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)而沉積在電極表面,不利于電極的脫附[24].本研究中,在工作電壓為0.8V時(shí),電極在使用前后沒(méi)有發(fā)生明顯變化,因此后續(xù)均選用電壓為0.8V.

        圖7 電壓對(duì)電吸附效果的影響Fig.7 Effect of voltage on electrosorption of Cu2+

        2.3.3 Cu2+濃度對(duì)電吸附效果的影響 圖 8所示為初始 Cu2+濃度為 10,20,30,40和 50mg/L時(shí),CNT/PANI電極對(duì) Cu2+的吸附量隨時(shí)間的變化.由圖8可知,隨著初始Cu2+濃度的增大,電極對(duì)Cu2+的吸附量逐漸增加.當(dāng)初始 Cu2+濃度分別為10,20,30,40,50mg/L時(shí),CNT/PANI電極對(duì)Cu2+的平衡吸附量分別為 1.15、2.27、3.20、4.45和5.18mg/g.根據(jù)雙電層理論模型,電吸附的吸附量與初始離子濃度的二分之一次方成正比[21],因此CNT/PANI電極對(duì) Cu2+的吸附量隨初始 Cu2+濃度的增加而增加,但增長(zhǎng)速度逐漸變小.

        圖8 Cu2+濃度對(duì)電吸附效果的影響Fig.8 Effect of initial concentration on electrosorption of Cu2+

        2.3.4 循環(huán)流速對(duì)電吸附效果的影響 選取循環(huán)流速為15、20和25mL/min,考察流速對(duì)電極除Cu2+效果的影響,結(jié)果如圖9所示.由圖9可知,隨著流速的增加,50min時(shí)CNT/PANI電極對(duì)水中 Cu2+的去除率沒(méi)有顯著變化,而電極達(dá)到平衡吸附量的速度則隨著流速的增加而減小.這是由于電極的吸附量主要取決于電極材料及對(duì)電容有影響的實(shí)驗(yàn)條件(如工作電壓、電極間距、比表面積等),而循環(huán)流速并不影響其吸附量.當(dāng)循環(huán)流速增大時(shí),溶液在電容器內(nèi)部的停留時(shí)間縮短,與電極表面接觸的有效時(shí)間減少,因而使電極到達(dá)吸附平衡的時(shí)間增長(zhǎng).因此,在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中均采用循環(huán)流速為15mL/min.

        2.3.5 溶液 pH值對(duì)電吸附效果的影響 溶液中H+的引入將對(duì)電極吸附Cu2+形成競(jìng)爭(zhēng),因此研究pH值對(duì)復(fù)合材料電極吸附Cu2+效果的影響十分必要.Cu(NO3)2溶液呈弱酸性,當(dāng) Cu2+濃度為10mg/L時(shí),溶液pH值為6左右,因此實(shí)驗(yàn)選取pH值分別為 2、3、4、5和 6,考察溶液 pH值對(duì)CNT/PANI電極除Cu2+效果的影響,結(jié)果見(jiàn)圖10.

        圖9 循環(huán)流速對(duì)電吸附效果的影響Fig.9 Effect of flow rate on electrosorption of Cu2+

        圖10 pH值對(duì)電吸附效果的影響Fig.10 Effect of pH on electrosorption of Cu2+

        由圖 10可知,當(dāng) pH=5時(shí),復(fù)合材料電極對(duì)Cu2+的去除率最高,達(dá)到 61.6%.當(dāng) pH<5時(shí), CNT/PANI電極對(duì)Cu2+的去除率隨著pH的增大而增大,但當(dāng)pH=6時(shí),去除率反而呈下降趨勢(shì).研究表明,銅在溶液中的存在形態(tài)隨著 pH的變化而變化,當(dāng) pH<5時(shí),以 Cu2+的形式存在,當(dāng)5<pH<6時(shí),溶液中開(kāi)始出現(xiàn)Cu(OH)+沉淀[25].pH越低,溶液中 H+濃度越大,H+與 Cu2+之間的競(jìng)爭(zhēng)吸附越強(qiáng),CNT/PANI電極對(duì)Cu2+的去除率越低.而當(dāng)pH>5時(shí),Cu(OH)+沉淀的出現(xiàn)對(duì)CNT/PANI電極的吸附Cu2+的效果產(chǎn)生一定的抑制,導(dǎo)致了去除率的降低[24].

        2.3.6 電極間距對(duì)電吸附效果的影響 通過(guò)采用不同厚度的硅膠墊片,設(shè)置電極間距分別為2、4和 6mm,考察電極間距對(duì)電吸附效果的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖 11.由圖 11可知,隨著電極間距的增加,CNT/PANI電極對(duì) Cu2+的去除率逐漸降低.當(dāng)電極間距分別為2、4和6mm時(shí), Cu2+的去除率分別為55.4%、45.9%和42.7%.由電吸附理論可知[23],電極上形成的雙電層厚度和電極間距由較大關(guān)系.一般來(lái)講,電極間距越大,越不利于雙電層的穩(wěn)定.且根據(jù)平板電容器理論,電極電容大小與電極間距成反比,電極間距越大,電容越小,電吸附效果越差.因此,后續(xù)實(shí)驗(yàn)中電極間距均采用2mm.

        圖11 電極間距對(duì)電吸附效果的影響Fig.11 Effect of distance on electrosorption of Cu2+

        圖12 溶液溫度對(duì)電吸附效果的影響Fig.12 Effect of temperature on electrosorption of Cu2+

        2.3.7 溶液溫度對(duì)電吸附效果的影響 選取溶液溫度分別為20、30和40℃,考察溶液溫度對(duì)電吸附效果的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖12所示.由圖12可知,隨著溶液溫度的升高,電極對(duì)Cu2+的去除率逐漸降低.研究表明[24],溫度對(duì)雙電層穩(wěn)定性的影響主要分為兩個(gè)方面:①溫度升高后,電極過(guò)電位減小,電場(chǎng)力減弱,電極表面對(duì)離子的吸附能力降低;② 溫度升高后,溶液的黏度降低,電極表面對(duì)離子的黏附力降低.因此,溫度的升高會(huì)導(dǎo)致CNT/PANI電極對(duì) Cu2+的去除率降低,后續(xù)實(shí)驗(yàn)也均在20℃下進(jìn)行.

        3 結(jié)論

        3.1 與純CNT相比,負(fù)載了PANI的復(fù)合電極CNT/PANI具有更大的比電容,電化學(xué)性能更好,對(duì)低濃度Cu2+的去除效果更好.

        3.2 當(dāng)初始 Cu2+濃度為 50mg/L時(shí),CNT/PANI電極對(duì)Cu2+的吸附量比CNT電極提高了3.24倍,且該吸附過(guò)程復(fù)合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程.

        3.3 電壓、初始Cu2+濃度、溶液pH、電極間距和溶液溫度均對(duì)CNT/PANI電極吸附Cu2+的效果有影響:電極對(duì)Cu2+的吸附量隨電壓和初始濃度的增大而增加,隨電極間距和溶液溫度的增大而減小;當(dāng)溶液pH=5時(shí),電極對(duì)Cu2+的吸附量最大,循環(huán)流速的增加對(duì)電極的吸附量并無(wú)影響,僅對(duì)其平衡時(shí)間有一定影響.

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        Electrosorption of Cu2+in aqueous solution using CNT/PANI electrodes.

        SHI Zhou*, JIN Zhao-qi, DENG Lin, WANG Li, YUE Wen-hui (College of Civil Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China). China Environmental Science, 2016,36(12):3650~3656

        Polyaniline and carbon nanotube composites (CNT/PANI) were synthesized through in situ chemical oxidative polymerization method, the physicochemical properties of the composites were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and cyclic voltammetry (CV). Compared with the pure CNT, CNT covered by PANI had a smaller specific surface area and porosity, but had a higher specific capacitance. Experiments indicated that the removal efficiency of Cu2+by CNT/PANI electrode was 4.24 times that by CNT electrode. The adsorbed amount of Cu2+increased with the increase of the voltage, initial Cu2+concentration and solution pH. The electrosorption of CNT/PANI electrodes for Cu2+followed the pseudo-first-order kinetic model.

        electrosorption;CNT/PANI electrode;Cu2+

        X703.1

        A

        1000-6923(2016)12-3650-07

        施 周(1961-),男,湖南長(zhǎng)沙人,教授,博士,主要從事水質(zhì)凈化與水污染控制方面的教學(xué)與工程實(shí)踐方面的工作.發(fā)表論文150余篇.

        2016-04-20

        “十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2012BAJ24B03)

        * 責(zé)任作者, 教授, zhous61@163.com

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