[發明專利]一種氣體輔助脫附的電容式電吸附裝置

有效

• 申請號: 201410690277.1
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104386786A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 王麗莉
• 申請（專利權）人: 王麗莉
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種電吸附裝置，具體的說，涉及一種氣體輔助脫附的電容式電吸附裝置。

背景技術

隨著全球經濟與社會的不斷發展，水資源的短缺越發緊迫。水資源的危機也推動了廢水回用的發展。目前，廢水回用的方法主要采用膜法，電滲析法，離子交換法，蒸餾法和電吸附法等方法。膜法和電滲析法存在膜易污染和膜中毒的問題，蒸餾法能耗大，離子交換法存在二次污染等問題。電吸附法的原理是在電極板間施加特定的電壓或電流，當廢水通過極板間時，液體中的正離子向負極板移動，負離子向正極板移動，通過電極板吸附水中的電荷，達到凈化出水的目的。當吸附飽和后通過施加反向電場使電極板再生。

但在電吸附法的實際應用中，使用的相鄰兩電極板一片帶正電另一片帶負電的形式，電壓過高容易引起電解反應，因此電壓要低于水的電解電壓，造成電場強度較低，吸附效率不高，在本發明中采用了在極板間形成平行感應電場的形式完成電吸附功能，使相鄰極板間的電壓得以提高，從而提高電吸附效率。

電吸附裝置中電極吸附材料是吸附效率的關鍵。目前，對于吸附材料多選擇多孔碳材料，如活性炭，活性炭纖維，炭氣凝膠，碳納米管等。通常電吸附水處理模塊中的電極板是以導電的剛性材料如泡沫鈦板、不銹鋼板或石墨板等作為集電板和支撐基板，將上述吸附材料通過導電膠與集電板緊密接觸形成雙面電極板，電極板之間由絕緣導流材料隔開一定距離，形成兩個電極板之間的溶液通道，通過設計水流方式增加接觸面積。但仍舊存在吸附效率低的問題。專利CN?101973608?A中，電極板或墊圈變形會導致極板間距不同，也會影響吸附效率。

當吸附材料吸附飽和后，需要將電極板反接或短接來實現再生。但由于相鄰電極板間距越小時，吸附效率越高，所以一般相鄰電極板間距設計得都很窄，造成脫附時離子不易快速離開吸附材料，降低了脫附效率。專利CN?201817309?U中考慮了增加反洗過程及反洗水回用過程來提高再生效率和產水率。但該過程復雜，增加了再生次數和清洗時間。專利CN?102126772?A中增加酸洗再生過程來達到徹底再生的目的。但該過程需要配備酸儲罐，且產生酸廢水。因此優化脫附方式，提高脫附效率仍是電吸附應用中的難題。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種氣體輔助脫附的電容式電吸附裝置。

本發明采用的技術方案是：將高孔隙率的多孔導電吸附材料電極片如活性炭材料等加工制成厚度均勻的多孔片狀或纖維氈狀電極片，將多孔導電吸附材料電極片(12)和離子隔膜(13)交替緊密排列，多孔導電吸附材料電極片(12)內部的不規則孔隙即為溶液通道。同時厚度均勻的多孔導電吸附材料電極片(12)在緊密排列過程中會保證相鄰電極片間距相同且不易變形。該過程中，既增加了水流擾動，又增加了溶液與吸附材料的接觸面積，增加吸附效率。在裝置兩端的金屬電極板與電源連接形成回路，在兩端給予高電壓時，中間填充的導電材料會在感應電場下產生電位差，使各個多孔導電吸附材料電極片(12)間的感應電壓維持在低于發生水電解電壓的水平，從而提高電吸附效率。在脫附時引入壓縮空氣進行吹掃攪動，利用空氣擾動，將脫附離子快速帶離并破壞濃度梯度與極化現象，實現快速有效的再生過程。

一種氣體輔助脫附的電容式電吸附裝置，它包括進氣裝置、進水裝置、外殼(1)、設于外殼(1)內部的多孔導電吸附材料電極片(12)、金屬電極板(2)及離子隔膜(13)。電吸附模塊外殼(1)內部由上下兩塊隔板分為進水腔(4)，吸附腔(14)和出水腔(3)三個部分。進水腔(4)有進水口(8)和進氣口(7)，進水腔(4)與吸附腔(14)間的隔板上等間隔分布第二分布孔(10)，第二分布孔(10)的數量大于8，直徑小于進水管直徑的0.35倍。第二分布孔(10)的總面積與進水管截面積相同。

吸附腔(14)中緊密裝填多孔導電吸附材料電極片(12)和離子隔膜(13)。出水腔(3)有出水口(5)和出氣口(6)，出水腔(3)與吸附腔(14)間的隔板上等間隔分布第一分布孔(9)。第一分布孔(9)的總面積是進水管截面積的1.5倍。

吸附腔(14)內部兩端為接通導線的金屬電極板(2)，在金屬電極板(2)之間交替緊密排列多孔導電吸附材料電極片(12)與離子隔膜(13)。金屬電極板(2)與直流穩壓電源(11)相連。在兩端給予高電壓時，中間填充的導電材料會在感應電場下產生電位差。根據外加直流電壓的不同，可調整金屬電極板(2)間多孔導電吸附材料電極片(12)與離子隔膜(13)層數為2-100層。

由于多孔導電材料的多孔性，水從多孔導電材料內部孔隙通過，增加接觸面積，提高吸附效率。