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随着中国经济的快速发展，水资源匮乏的问题日益严峻，污水再生利用具有重要意义和广阔前景。中国北方的供热管网在供暖季以外为闲置状态，采用供热管网输送再生水可以节约输水成本。然而，再生水中氯离子会对管道造成腐蚀，电吸附技术可以去除再生水中的氯离子。电极是电吸附技术的关键，电吸附技术中的电极材料不仅要求导电性能良好，而且还要有较大的比表面积，能提供尽可能多的双电层。活性炭纤维（ACF）不但兼具良好的导电能力和吸附特性，而且在市面上易获取，成本低廉，在电吸附应用上具有极大的优势。本文采用溶胶凝胶法和原位聚合法将二氧化钛（TiO2）和聚苯胺（PANI）依次负载到活性炭纤维上，制备PANI/TiO2/ACF电极。在自制的电吸附模块上安装成对的电极，模拟再生水中氯离子的浓度环境，考察了PANI/TiO2/ACF电极的电吸附性能。此外，利用XRD、SEM、N2-吸附、FTIR等表征技术对所制备电极进行表征，并结合动力学模型与等温式模型讨论了电吸附的机理。得到的结果与结论如下：
（1）在电极制备过程中，首先采用HNO3溶液对活性炭纤维的进行超声处理，其次采用溶胶凝胶法和原位聚合法制备了PANI/TiO2/ACF电极，二氧化钛的焙烧温度选用400℃，PANI的聚合浓度选用苯胺0.02mol/L所制得的PANI/TiO2/ACF电极的去除氯离子的电吸附性能优于TiO2/ACF电极和ACF电极。XRD表征结果显示负载于ACF上的TiO2形成了锐钛矿结构，负载PANI后，电吸附去除氯离子的性能得到了进一步的改善，Cl—的去除率可达85.34%，这主要是PANI和TiO2的共同作用而提供尽可能多的双电层改善了电吸附去除氯离子的性能。
（2）通过对电吸附去除氯离子过程中的各种影响因素如电极对数、板间距、电压、初始浓度以及实际再生水等条件对PANI/TiO2/ACF电吸附去除氯离子性能的考察，结果表明：电极对数越多，氯离子去除效果越好，但达到吸附平衡越慢，且氯离子去除率并不是随着电极对数的增加而等比例地升高；在电吸附初期，板间距的越小，吸附速率越快，但1mm板间距逐渐引起了水溶液电解，宜采用2mm的板间距进行电吸附；电压越大，电导率去除率越高，但2.5V电压会导致电解，因此选用2V电压进行电吸附，此时Cl—去除率为92.93%；受电吸附容量的限制，随着初始Cl—浓度的继续增加，电吸附去除率有所下降；实际再生水的Cl—去除率低于模拟水的去除效果，氯离子的去除率为80.42%，同时电吸附技术对SO42-和COD也具有去除作用，去除率分别为41.60%和34.73%。
（3）对于电吸附法去除氯离子饱和后电极的再生进行了考察，再生条件对电极再生效果有较大的影响。电极采用短接的方式可以使得电极得到再生，但是再生不彻底，需要增加原水冲洗提高再生效果；以流速25mL/min进行冲洗30min已足够使其充分再生，再生率可达92.06%。冲洗水可以反复使用4次，电极的再生率在80%以上，此时的产水率为80%；电极首次再生后性能有一定程度的下降，随后的多次再生中，电极的吸附性能虽然也略有降低，但是相对幅度较小，仍然维持氯离子去除率在85%左右，因此可以认为本文所制备的电极具有良好的再生性能。
（4）对于PANI/TiO2/ACF电极的电吸附氯离子过程中吸附动力学行为进行了探讨，认为其符合Lagergren二级动力学模型，说明PANI/TiO2/ACF电极电吸附氯离子的过程中，同时受到液膜扩散和内扩散的影响；同时还对PANI/TiO2/ACF电极的电吸附去除氯离子的吸附平衡过程进行了研究，其吸附等温线符合Langmuir模型，说明PANI/TiO2/ACF电极电吸附过程更趋近于单分子层吸附。经过改性的PANI/TiO2/ACF电极在电吸附去除氯离子过程中，二氧化钛与聚苯胺均发挥了较大的作用，使电极的亲水性、导电性、物理吸附作用等方面得到了不同程度的改善，从而增强了电极的电吸附速率和电吸附容量，另外，也改善了电极的再生性能。
（1）在电极制备过程中，首先采用HNO3溶液对活性炭纤维的进行超声处理，其次采用溶胶凝胶法和原位聚合法制备了PANI/TiO2/ACF电极，二氧化钛的焙烧温度选用400℃，PANI的聚合浓度选用苯胺0.02mol/L所制得的PANI/TiO2/ACF电极的去除氯离子的电吸附性能优于TiO2/ACF电极和ACF电极。XRD表征结果显示负载于ACF上的TiO2形成了锐钛矿结构，负载PANI后，电吸附去除氯离子的性能得到了进一步的改善，Cl—的去除率可达85.34%，这主要是PANI和TiO2的共同作用而提供尽可能多的双电层改善了电吸附去除氯离子的性能。
（2）通过对电吸附去除氯离子过程中的各种影响因素如电极对数、板间距、电压、初始浓度以及实际再生水等条件对PANI/TiO2/ACF电吸附去除氯离子性能的考察，结果表明：电极对数越多，氯离子去除效果越好，但达到吸附平衡越慢，且氯离子去除率并不是随着电极对数的增加而等比例地升高；在电吸附初期，板间距的越小，吸附速率越快，但1mm板间距逐渐引起了水溶液电解，宜采用2mm的板间距进行电吸附；电压越大，电导率去除率越高，但2.5V电压会导致电解，因此选用2V电压进行电吸附，此时Cl—去除率为92.93%；受电吸附容量的限制，随着初始Cl—浓度的继续增加，电吸附去除率有所下降；实际再生水的Cl—去除率低于模拟水的去除效果，氯离子的去除率为80.42%，同时电吸附技术对SO42-和COD也具有去除作用，去除率分别为41.60%和34.73%。
（3）对于电吸附法去除氯离子饱和后电极的再生进行了考察，再生条件对电极再生效果有较大的影响。电极采用短接的方式可以使得电极得到再生，但是再生不彻底，需要增加原水冲洗提高再生效果；以流速25mL/min进行冲洗30min已足够使其充分再生，再生率可达92.06%。冲洗水可以反复使用4次，电极的再生率在80%以上，此时的产水率为80%；电极首次再生后性能有一定程度的下降，随后的多次再生中，电极的吸附性能虽然也略有降低，但是相对幅度较小，仍然维持氯离子去除率在85%左右，因此可以认为本文所制备的电极具有良好的再生性能。
（4）对于PANI/TiO2/ACF电极的电吸附氯离子过程中吸附动力学行为进行了探讨，认为其符合Lagergren二级动力学模型，说明PANI/TiO2/ACF电极电吸附氯离子的过程中，同时受到液膜扩散和内扩散的影响；同时还对PANI/TiO2/ACF电极的电吸附去除氯离子的吸附平衡过程进行了研究，其吸附等温线符合Langmuir模型，说明PANI/TiO2/ACF电极电吸附过程更趋近于单分子层吸附。经过改性的PANI/TiO2/ACF电极在电吸附去除氯离子过程中，二氧化钛与聚苯胺均发挥了较大的作用，使电极的亲水性、导电性、物理吸附作用等方面得到了不同程度的改善，从而增强了电极的电吸附速率和电吸附容量，另外，也改善了电极的再生性能。