[發(fā)明專利]Al-ZnO-AC電極的制備方法及一種納米電吸附去除微咸水鹽分裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310585337.9
• 申請(qǐng)日: 2013-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103626357A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹超;邵孝侯;王龍;毛欣宇;關(guān)劼兮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F9/14
• 分類號(hào): C02F9/14;C02F1/469
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀(jì)昌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及Al-ZnO-AC電極的制備方法及一種納米電吸附去除微咸水鹽分裝置。

背景技術(shù)：

淡水是人類賴以生存和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可缺少的基本物質(zhì)，淡水資源短缺已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素。淡水還可通過(guò)海水、微咸水等的除鹽獲取，因而除鹽技術(shù)顯得尤為重要。

除鹽技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)已趨向成熟，主要除鹽方法有蒸餾法，離子交換法，電滲析法，反滲透法，電吸附法等。其中，蒸餾法、離子交換法成本較高；電滲析法能耗大，切膜堆結(jié)垢現(xiàn)象比較嚴(yán)重；反滲透法雖然除鹽效率高，但能耗較大，水鹽分離效果依賴于半透膜的特性。而電吸附法能耗低，再生方便，操作簡(jiǎn)便，可自動(dòng)控制，對(duì)進(jìn)水要求低，有較大的發(fā)展前景，但電吸附法除鹽效率較低。

電吸附法的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，針對(duì)電吸附法除鹽的不足，電極的改進(jìn)成為研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。而現(xiàn)有電吸附法的預(yù)處理復(fù)雜且成本高，業(yè)已成為電吸附法廣泛應(yīng)用的一大障礙。如何簡(jiǎn)化電吸附法中的預(yù)處理，并聯(lián)合電極的改進(jìn)，對(duì)電吸附法除鹽效果的提升有著非常重要的作用。

活性炭粉由于比表面積大，導(dǎo)電性能好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，成為電吸附電極的重要材料。然而活性炭電極吸附容量低，機(jī)械性能差仍是制約其進(jìn)一步發(fā)展的重要因素。目前，納米材料的開(kāi)發(fā)使得活性炭電極有了進(jìn)一步的發(fā)展，如二氧化錳活性炭電極，二氧化鈦活性炭電極。雖然有所改進(jìn)，但仍存在一定的問(wèn)題。如二氧化錳活性炭電極重復(fù)使用時(shí)二氧化錳易脫落，影響電極的使用壽命。二氧化鈦活性炭電極制備過(guò)程對(duì)溫度參數(shù)要求較高，且活性炭通道易堵塞。本發(fā)明采用的Al-ZnO-AC電極制作簡(jiǎn)單，比表面積大，除鹽率高，重復(fù)使用性能好。

發(fā)明內(nèi)容：

針對(duì)現(xiàn)有脫鹽技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種微咸水納米電吸附除鹽裝置，解決現(xiàn)有電收附裝置除鹽效率低，成本費(fèi)用高的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)目的，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種Al-ZnO-AC電極的制備方法，其特征在于按如下步驟實(shí)現(xiàn)：

A、將活性炭粉末在去離子水中煮沸2h，然后用電導(dǎo)率小于10us/cm的去離子水反復(fù)洗至電導(dǎo)率小于10us/cm，放入烘箱中干燥，待用；

B、用100mL水溶解Zn(NO₃)₂·6H₂O和Al(NO3)3·9H2O，其中兩者的質(zhì)量比Al(NO3)3·9H2O：Zn(NO3)2·6H2O=0.0063，加入3-5g檸檬酸和1-2g聚乙二醇，65℃下磁力攪拌30min，得到前驅(qū)體溶膠，脫水至形成原粉，制備得摻雜Al³⁺的納米ZnO；

C、將上述原粉(10-15g)加入到6-8g活性炭中，置于管式爐中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下以10oC/min的升溫速度升至300oC，恒溫2h，冷卻后取出放入烘箱中待用；

D、將Al-ZnO-AC，PVDF，正丁醇按照質(zhì)量比Al-ZnO-AC：PVDF：正丁醇=100-120：5-10：15-20的比例混合，室溫下攪拌12h，在自制石墨板上刮膜，烘干，得到Al-ZnO-AC復(fù)合電極。

一種微咸水納米電吸附除鹽裝置，其特征在于其包括微生物納米球處理箱，電吸附電極裝置；其中電吸附電極裝置中設(shè)有所述的Al-ZnO-AC電極。

所述的一種微咸水納米電吸附除鹽裝置，其特征在于按咸水流方向，進(jìn)水口通過(guò)進(jìn)水管與微生物納米球處理箱進(jìn)水端連接，微生物納米球處理箱的出水端與增壓泵進(jìn)水端連接，增壓泵出水端與高位水箱連接；高位水箱的下方設(shè)有流量計(jì)，由流量計(jì)控制與電吸附電極裝置進(jìn)水端連接，電吸附電極裝置的出水端與出水水箱連接。

所述的微生物納米球處理箱包括微生物納米球主箱體、水封裝置和呼吸器三大部分；微生物納米球主箱體中分三層，每層由固定模板固定住微生物納米球；水封裝置由溢流管與微生物納米球主箱體上端連通；呼吸器與微生物納米球主箱體上端連通。

有益效果

經(jīng)微生物納米球處理箱處理過(guò)后的微咸水經(jīng)過(guò)Al-ZnO-AC復(fù)合電極，由于復(fù)合電極的高除鹽效果以及高吸附率，對(duì)微咸水進(jìn)行充分除鹽。并且，復(fù)合電極可循環(huán)利用率高，不易發(fā)生氧化。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的微咸水納米電吸附除鹽裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的微生物納米球處理箱的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖中主要部件的說(shuō)明：