[發明專利]水處理用電極膜及其制備與應用

在審

• 申請號: 201310739639.7
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN104743644A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 張毅
• 申請（專利權）人: 日本華爾卡工業株式會社
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術領域

本發明涉及一種水處理用材料，尤其涉及一種水處理用電極膜及其制備與應用。

背景技術

隨著經濟發展的不斷進行，水資源的利用越來越嚴峻，對廢水的處理再利用，海水淡化等顯得非常有意義。

現有的水處理除鹽方法包括：離子交換法、反滲透法、蒸餾法和電吸附法。離子交換法需要酸堿再生，其再生頻率大，酸堿用量大，對周圍的水和大氣環境均有較大程度的影響。反滲透法預處理要求較高、初期投資較大。而蒸餾法除鹽對設備材質的要求高，運行中需消耗大量的熱量，運行費用極高，難以工業化推廣。

電吸附除鹽的基本原理是利用原水在陰陽電極之間流動,通電時水中離子將分別向帶相反電荷的電極遷移并被該電極吸附在電極表面形成雙電層。隨著離子/帶電粒子在電極表面富集濃縮,使通道水中的溶解鹽類、膠體顆粒及其他帶電物質的濃度大大降低,從而實現了水的除鹽、去硬度及凈化。再生時短接電極,被吸附的離子又從電極表面釋放,電極得到再生。電吸附技術所需電流僅用于給吸附電極溶液界面的雙電層充電,因此電吸附本質是一個低電耗過程。所述電吸附是一種將電化學理論與吸附分離技術結合的技術,不僅可以有效脫除鹽分,還避免了熱再生,節約能耗,是一種清潔技術。

電吸附技術除鹽中,電極是關鍵。但是目前電吸附所用電極多為模塊式電極。模塊式電極的電極面積不能完全被利用，且電極的機械性能較差，親水性也不佳。CN201210197297.6記載了一種電吸附活性炭電極，為管樁型塊電極，是在改性后的活性炭管內部填充石墨粉兩端密封后制得，但是管樁型塊的電極制備方法復雜，機械性能也不佳,且受制于形狀的限制,在一些多層狀處理設備中很難有效利用。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的缺陷，提供一種水處理用電極膜及其制備與應用。

本發明的水處理用電極膜特別適用于電容吸附法脫鹽水處理（簡稱：電吸附除鹽）。

本發明首先公開了一種水處理用電極膜，包括下列重量百分比的組分：

較佳的，所述水處理用電極膜，包括下列重量百分比的組分：

所述吸附物質選自活性炭、石墨、活性炭纖維。較佳的物質為活性炭，所述活性炭的比表面積在1400m²/g以上；平均粒徑為4μm-20μm,密度為0.3-0.6g/cm³。滿足該要求的活性炭可為椰殼類活性炭。

所述親水性物質為硅膠粉。較佳的，所述硅膠粉平均粒徑為3μm～10μm；細孔容積為0.5mL/g以上。

所述導電性物質選自碳黑、石墨。較佳的，所述碳黑平均粒徑為1nm-100nm,電阻率為0.3Ω.cm以下。所述導電性物質的含量可進一步優選5-10%。

所述粘合劑選自聚四氟乙烯（PTFE）、聚全氟乙丙烯（FEP）。

所述水處理用電極膜的密度為0.46～0.64g/cm³，優選0.48-0.62g/cm³。

所述水處理用電極膜的厚度一般可為0.15～1.0mm，優選0.24mm-0.30mm。

所述水處理用電極膜的寬度可選擇400mm以下的任意寬度，較佳的為50mm-400mm。

本發明的水處理用電極膜為可卷曲的膜狀制品。該水處理用電極膜柔軟富有韌性、為可連續卷曲的布狀薄膜。

本發明的水處理用電極膜并不需要附著于獨立的金屬膜或其它獨立的導電性材料膜之上，就可以單獨成型。

本發明的水處理用電極膜經輥筒碾壓成型。

具體的，所述水處理用電極膜的加工工藝包括：材料混合、預成型、輥筒碾壓、干燥、剪切。

其中材料混合時，首先將吸附材料，親水性物質、導電性物質在加入適量助劑的條件下混合均勻，然后加入粘合劑進行混合。

所述助劑優選為2－丁醇及去離子水的混合物。

輥筒碾壓時，溫度設定為：20～200℃。通常使用壓力范圍為：0.01t/cm²～2t/cm²。

本發明的水處理用電極膜可用于水處理領域。具體的，可用于脫鹽水處理領域。更為具體的，為電吸附除鹽領域。

本發明的水處理用電極膜可用作水處理裝置里的電極組成部分，用于電吸附除鹽。這種水處理裝置的有可能應用的范圍包括高鹽度水脫鹽處理，水中重金屬離子去除，海水淡化等。