[發(fā)明專利]組裝技術(shù)吸附組件的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610897899.0
• 申請(qǐng)日: 2016-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN107954494A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐合平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 潛江市大蝦風(fēng)范水產(chǎn)品養(yǎng)殖有限公司
• 主分類號(hào): C02F1/28
• 分類號(hào): C02F1/28;C02F1/42;C02F1/469;B01J20/20;B01J20/28
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種自組裝技術(shù)制備電吸附組件的方法,具體涉及組裝技術(shù)吸附組件的方法。

背景技術(shù)

電容去離子技術(shù)（CapacitiveDeionizationTechnology，CDT)是基于雙電層電容器原理進(jìn)行充電脫鹽和放電再生的一種全新的電吸附脫鹽方法。當(dāng)含有鹽離子的水溶液從兩片相對(duì)的施加了電壓的電極中間流過(guò)時(shí)，由于電場(chǎng)的作用，陽(yáng)離子向陰極電極方向移動(dòng)，陰離子想陽(yáng)極電極方向移動(dòng)，使得水溶液中的鹽離子被吸附在吸附材料的孔隙中形成雙電層，從而降低了水溶液中的含鹽率，實(shí)現(xiàn)了水的脫鹽和凈化，得到相對(duì)純凈的水。由于除鹽過(guò)程中僅需要使用直流電，而將電極短路或者反接就可實(shí)現(xiàn)電極的循環(huán)再生，不需要使用大量的酸堿對(duì)電極進(jìn)行清洗，因此不會(huì)產(chǎn)生二次污染物，具有節(jié)能、環(huán)保、高效且操作簡(jiǎn)單特點(diǎn)。

電極的活性炭多孔材料在應(yīng)用活化法制備的過(guò)程，造就了大量的微孔（孔徑小于2nm)，這些微孔的貢獻(xiàn)了這種材料80%的比表面積。由于微孔孔徑大小的限制，被吸附的離子在孔徑中以雙電層的形式儲(chǔ)存時(shí)會(huì)產(chǎn)生疊加，不利于雙電層的形成，從而會(huì)對(duì)脫鹽率產(chǎn)生不利的影響。

當(dāng)今的研究趨勢(shì)是對(duì)原有的吸附材料進(jìn)行加工修飾以期提高其吸附效率，或者是研究開發(fā)制備新的性能優(yōu)異的吸附材料。在電極表面覆蓋離子交換膜的膜電容去離子技術(shù)可選擇性透過(guò)離子，排斥同種離子，阻止不必要的離子遷移，提高電吸附。發(fā)明專利（超電容式脫鹽裝置及其制造方法，申請(qǐng)?zhí)?00780045835.7)較為全面的介紹了離子交換膜技術(shù)在電吸附的應(yīng)用。CN01〗27〗47、CN01245陽(yáng)4等專利使用的電吸附模塊中，相對(duì)的電極板之間使用電解質(zhì)隔膜將兩電極隔開，放置接觸短路。發(fā)明專利（一種帶涂層電極吸附裝置，申請(qǐng)?zhí)?01310177914.0)公開了一種帶涂層電極電吸附裝置，涂敷在電極表面的離子交換涂層能阻隔特定電荷離子，降低能耗。

本發(fā)明提出一種自組裝技術(shù)制備電吸附組件，在這種電吸附組件中，電極表面自行組裝成聚離子層，行使離子交換膜的作用，同時(shí)攔截吸附部分離子。同之前公布的離子交換膜吸附裝置相比，本發(fā)明具有表面組裝層極薄、制備工藝極其簡(jiǎn)單、花費(fèi)成本少等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種分離效率高、制備過(guò)程簡(jiǎn)單且成本低廉的電吸附組件制備方法。

—種利用自組裝技術(shù)制備吸附電極的方法，其特征在于：所制備的吸附電極包括(1)電極襯底、（2)吸附材料和（3)組裝于吸附材料表面的長(zhǎng)鏈狀聚合物離子；；該方法以長(zhǎng)鏈狀聚陰陽(yáng)離子為溶質(zhì)配制聚電解質(zhì)溶液，利用吸附材料本身帶有的官能團(tuán)，所述的吸附材料包括多孔的帶有正負(fù)電荷官能團(tuán)的材料，在吸附材料表面通過(guò)非共價(jià)相互作用均勻組裝一層聚電解質(zhì)薄膜，制備成兩片帶有相異電荷薄膜的吸附電極分別于電源正負(fù)極相聯(lián)。

進(jìn)一步，其中所述的電極表面組裝的聚電解質(zhì)薄膜的結(jié)構(gòu)與厚度控制通過(guò)控制聚合物離子的用量來(lái)實(shí)現(xiàn)；其中所述的長(zhǎng)鏈狀聚合物陽(yáng)離子分子量控制在50000?15000,；其中所述的長(zhǎng)鏈狀聚合物陰離子分子量控制在400,000?600,000,；聚合物離子溶液濃度控制在1?3mg/L;在電極表面組裝的聚電解質(zhì)薄膜的厚度為50?100nm;

更進(jìn)一步，其中所述的長(zhǎng)鏈狀聚合物陽(yáng)離子為聚苯乙烯磺酸鈉，分子量Mw:50000?70000;其中所述的長(zhǎng)鏈狀聚合物陰離子為聚二甲基二烯丙基氯化銨，分子量Mw:400,000?500,000。

進(jìn)一步，其中所述的吸附材料包括活性炭、活性炭納米管或石墨烯復(fù)合材料。

更進(jìn)一步，其中活性炭帶有的官能團(tuán)指的是羧基、內(nèi)酯基、酚羥基或羰基負(fù)電荷用于吸附組裝聚陽(yáng)離子roDA;或氨基、酰亞胺基、內(nèi)酰胺基或類酰胺基正電荷用于吸附組裝聚陰離子PSS。

其中所述的電極襯底材料包括泡沫鎳、泡沫鈦、不銹鋼網(wǎng)、碳紙、泡沫鎳或石墨紙。

其中所述的帶有相異電荷薄膜的吸附電極與電源正負(fù)極相聯(lián)指的是表面組裝聚陽(yáng)離子roDA的電極片與正極相聯(lián)；表面組裝聚陰離子的PSS的電極片與負(fù)極相聯(lián)。聚陰陽(yáng)離子層在電吸附過(guò)程時(shí)行使離子交換膜的作用，可選擇性滲透帶相反電荷的離子，排斥同種離子，同時(shí)攔截吸附部分離子。

自組裝技術(shù)是本發(fā)明的重要組成部分，其原理是通過(guò)相反電荷間非共價(jià)作用力形成的一種具有特定順序的分子聚集體。其中非共價(jià)鍵的相互作用力或協(xié)同作用是自組裝技術(shù)的關(guān)鍵。這種力包括氫鍵、范德華力、靜電力、疏水作用力和鍵等作用力。