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2.2.2 实验装置 9
2.3 实验方法 9
2.3.1 实验准备与预处理 9
2.3.2 钛片阳极氧化实验 10
2.3.3 真空诱导实验 10
2.3.4 高温成型实验 10
2.3.5 表面改性实验 10
2.4 分析方法 11
3 结果与讨论 12
3.1 钛板阳极氧化实验 12
3.1.1 不同电压强度对钛板打孔的影响 12
3.1.2 不同处理时间对钛板打孔的影响 14
3.2 真空诱导实验 15
3.2.1 电容除离子层的元素确认 15
3.2.2 电容除离子层的元素比例 18
3.2.3 制备完成后的表面情况 19
3.3 表面改性实验 21
3.4 电化学性能表征 22
3.4.1 循环伏安（CV）曲线测电容 22
3.4.2 电极的充放电性能 25
3.4.3 电极的析氧电位 26
3.5 应用性能表征 26
结 论 28
致 谢 29
参考文献30
附录A 补充数据 33
1 绪论
1.1 研究背景
水是人类生存繁衍的重要物质，也是推动人类文明发展的必要元素。随着气候变暖和人口的迅速增长，水资源的诸多问题正逐步成为桎梏人类进步脚步的枷锁。Shawn Tully曾在《财富》杂志上发表了一篇关于水资源危机的文章，文章中提到，21世纪将是“水的世纪”，水的重要性不言而喻[1]。据相关资料表明: 地球表面淡水仅为总水量的2.7%，其中仅有约3%可以而我国水资源总量2.81万亿立方米，在全世界范围内居第6位，但人均水资源仅为世界的第108位，是世界上21个贫水国家之一[2]。而在全世界范围内，可利用水资源的现状又是令人深感忧虑的，水体污染严重、可用水资源紧缺的问题广泛存在，如何对水进行重点深度处理以达到可以回用的标准，是世界范围内亟待解决的问题。在我国，化工行业企业数量多、资源能源利用率低、污染物排放数量大、近年来已有超过环境承载能力迹象。在环保部公布的废气、废水污染源国家重点监控企业中，石油和化工企业分别有482家和803家，合计占重点监控企业数量的39.2%。由于产业、产品结构和能源消耗结构不合理，造成了资源能源的浪费和环境压力，加剧了行业发展与资源环境的矛盾。“十二五”化工行业环保发展目标要求做到三废回收利用和部分零排放，其中水污染防治则要以节水和尾水资源化为核心。到2015年，所有化工企业要实现清污分流，水重复利用率达到92％，废水实现全部处理并稳定达标排放。目前污水中的主要存在成分有残留有机物；细菌和病毒；以及各类盐分。一般污水处理厂的主要工艺[3]为活性污泥法，物理沉降（絮凝、混凝）、活性炭吸附、紫外线或加药杀菌。这些方法可以有效地去除污水中的残留有机物，降低废水中的COD，杀灭各种细菌病毒，然而对于水中的不可见的盐类不能取得很好的效果，尤其是对于化工业尾水，这使得处理后的水依然不能直接用于生产生活中。在过去几十年里，蒸馏法[4]、离子交换法[5]、反渗透（RO）法[6]、电解除盐（EDI）技术[7]、闪蒸（Thermal Evaporation）除盐技术[8]取得了重要的发展，然而，由于化工尾水的水质复杂且波动较大，以及常规的脱盐过程功能单一、进水条件严格、需要单独预处理等原因，现有的除盐工艺仍难以达到理想的深度处理效果。而且这些方法均存在着许多缺点和不足，比如能耗大、不经济、设备结构复杂、进水质要求过高，存在二次污染等。例如，反渗透需要高压、高驱动能量，能耗较高，其水利用率偏低，同时会带来二次污染等；离子交换的再生工艺成本较高，而且再生过程会带来二次污染；电渗析难以应对复杂的化工水质且阴阳膜容易遭受有机物污染；闪蒸是高耗能的单元操作。电容除离子（CDI）技术是一种符合可持续发展的新型除盐技术，其拥有能耗较低、设备简单，经济实用，不会产生二次污染等特点，且技术占有率较低，又很大的发展空间和技术空白。近年来，CDI除盐技术的兴起为化工尾水的资源化利用提供了一个可选的途径。