[發明專利]一種電吸附活性炭電極及其制備工藝

無效

• 申請號: 201210197297.6
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102701342A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 張瑛潔;郭佳;馬慶華
• 申請（專利權）人: 吉林省華通制藥設備有限公司
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 陳宏偉

技術領域

本發明公開一種電吸附活性炭電極及其制備工藝，用于廢水處理、海水淡化以及RO裝置濃水的回收，涉及電吸附除鹽技術領域。?

背景技術

人類進入?21?世紀后?,所面臨的嚴重挑戰就是水資源緊缺和水環境污染問題。由于我國水資源匱乏，對廢水的回收利用顯得尤為重要。現在主要的水處理除鹽方法有：電吸附法，離子交換法，反滲透法和蒸餾法。目前,去除水中陰陽離子的主要手段為離子交換法，此法需要大量的離子交換樹脂和再生用的酸堿等工業原料?,因此不僅運輸費用很高?,而且酸堿廢液的排放還會造成污染。膜分離法對膜和進水水質的要求很高,膜組件使用壽命短此外運行和維護的操作也比較麻煩。熱力除鹽因耗能高使得制水成本相當高,不能滿足大量工業生產用水,因此該法難以實現工業化。?

為了解決以上問題，電吸附技術日益受到重視。該技術是通過施加靜電場強制離子向帶有相反電荷的電極處移動，使離子在電極表面形成的雙電層內富集，大大降低溶液本體中離子的濃度，從而實現對溶液的除鹽。當電極吸附離子達到飽和時，去掉電源，將電極短接，使吸附在電極表面的離子實現脫附，隨濃溶液排出，從而實現電極的再生。?

電極為電吸附技術的核心，但是目前應用于電吸附技術的電極均為模塊式電極。模塊式電極在模塊壓緊過程中會導致極間距不一致，且擋板與電極的鏈接處會占用模塊部分面積，導致電極面積不能完全被利用。模塊式電極存在的另一難題是電極機械性能較差，炭電極表面的炭粒易發生脫落、污染水質。并且模塊式電極與水滴的接觸角度會導致電極的親水性降低。?

發明內容

發明提供一種電吸附活性炭電極，活性炭電極是管狀，目的在于解決現有的電極親水性差，電吸附容量低，電極面積利用率低，機械性能差等技術難題。?

本發明還公開了上述電吸附活性炭電極的制備方法，適用于工業化生產。?

本發明的一種電吸附活性炭電極，主要是由以下材料按份數比制成的：?

粉狀活性炭10、羧甲基纖維素（1.5～3）。

本發明所述電吸附活性炭電極的制備方法，包括以下步驟：?

1）將粉狀活性炭與羧甲基纖維素水溶液混合，室溫下將混合物壓制成為內徑為4mm，外徑為10mm，高為300mm～1000mm管狀型塊，再進行熱處理，得成活性炭管；

?2）將步驟1）制得的活性炭管進行化學改性處理：

（1）用蒸餾水煮沸2h，蒸餾水浸泡12h；

（2）活性炭管在KOH中煮沸1h，之后在HCl溶液中超聲處理2h，超聲處理后用蒸餾水將活性炭管煮沸30min，80～105℃條件下烘干12h，室溫冷卻24h；

3）將步驟2）改性后的活性炭管內部填充石墨粉，以增強電極的導電性能；填充石墨粉后的活性炭管兩端用環氧樹脂類膠黏劑密封，連接導線，即制備成電極。

本發明所述的電吸附活性炭電極的制備方法：其特征在于：?

步驟1）所述的熱處理過程為：管狀型塊在N₂保護下進行熱處理，熱處理溫度設定為：220℃、245℃、270℃。溫度由室溫開始以10℃/min的速度增加，加熱至熱處理溫度保溫2h后,隨爐冷至80℃以下空冷。

本發明所述的電吸附活性炭電極的制備方法：其特征在于：?

步驟2）所述的堿溶液質量濃度為5%～15%，酸溶液的摩爾濃度為0.01mol/L。

????本發明所述的電吸附活性炭電極的制備方法：其特征在于：?

步驟3）所述的導線的鏈接方式可以是：將導線鏈接到活性炭管外壁的頂部，之后用環氧樹脂將裸露的導線密封。也可將導線穿插于活性炭管內部填充的石墨粉中，然后由活性炭管的頂端引出。

本發明所述的電吸附活性炭電極的制備方法：其特征在于：?

步驟3）所述的向活性炭管內部填充石墨粉，需將活性炭管內部孔徑填滿，以保證其良好的導電性。

????利用本發明的電吸附活性炭電極去除原水中鹽分的方法，按以下步驟進行：

利用電吸附活性炭電極制備電吸附除鹽裝置。電吸附活性炭電極以陰陽極的形式進行交替排列，電極之間的空隙即為水流通道。水流中的離子在外加電場力的作用下被極性相反的活性炭管電極吸附，因此可以實現電吸附除鹽過程。當電極的吸附量達到飽和時，可將電極短接，對電吸進行再生。