[發(fā)明專利]一種履帶狀回轉(zhuǎn)式電極電容去離子裝置與方法

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• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111453820A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王凱軍;馬金元;房闊
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種履帶狀回轉(zhuǎn)式電極電容去離子裝置，其特征在于，包括兩條分別作為正負(fù)極的履帶狀電極(4)，每條履帶狀電極(4)分別由兩個回轉(zhuǎn)輪(5)帶動運轉(zhuǎn)，在其運轉(zhuǎn)路線上設(shè)置脫附腔室(6)和吸附腔室(7)，每條履帶狀電極(4)在吸附腔室(7)完成對水體中帶電離子的吸附，運轉(zhuǎn)至脫附腔室(6)完成離子脫附實現(xiàn)再生，再生完成后重新轉(zhuǎn)回吸附腔室(7)進(jìn)行吸附，完成循環(huán)，整個運行過程中所述履帶狀電極(4)在所述吸附腔室(7)持續(xù)吸附離子，同時在所述脫附腔室(6)持續(xù)脫附離子實現(xiàn)再生。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述履帶狀回轉(zhuǎn)式電極電容去離子裝置，其特征在于，所述履帶狀電極(4)是一種具有豐富孔徑的柔性環(huán)狀的導(dǎo)電材料，能提供帶電離子吸附的活性位點，實現(xiàn)水體中的離子吸附，并將吸附的離子轉(zhuǎn)移到所述脫附腔室(6)完成脫附，同時實現(xiàn)自身吸附能力的再生。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述履帶狀回轉(zhuǎn)式電極電容去離子裝置，其特征在于，所述兩條履帶狀電極(4)平行設(shè)置，吸附腔室(7)為一個，位于中間，供兩條履帶狀電極(4)穿過，脫附腔室(6)為兩個，位于邊緣，對稱設(shè)置，分別供一條履帶狀電極(4)穿過。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述履帶狀回轉(zhuǎn)式電極電容去離子裝置，其特征在于，所述吸附腔室(7)中位于兩條履帶狀電極(4)的外側(cè)分別設(shè)置有陰離子交換膜(8)和陽離子交換膜(9)，位于兩條履帶狀電極(4)內(nèi)側(cè)分別設(shè)置有帶正電和帶負(fù)電的吸附集流器(3)，原水(15)中的離子在兩側(cè)履帶狀電極(4)之間電場驅(qū)動力的作用下，形成定向遷移，跨越陰離子交換膜(8)或陽離子交換膜(9)后吸附在所述履帶式電極(4)上，由此實現(xiàn)對原水(15)的凈化。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述履帶狀回轉(zhuǎn)式電極電容去離子裝置，其特征在于，所述脫附腔室(6)中位于履帶狀電極(4)內(nèi)側(cè)設(shè)置有脫附集流器(1)，位于履帶狀電極(4)外側(cè)設(shè)置有沖洗水進(jìn)水口(11)和濃縮液排水口(10)，履帶狀電極(4)上吸附的離子在脫附集流器(1)的電場力驅(qū)動作用下脫附，實現(xiàn)履帶狀電極(4)的再生，沖洗水從沖洗水進(jìn)水口(11)進(jìn)入脫附腔室(6)，隨脫附離子從濃縮液排水口(10)流出脫附腔室(6)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述履帶狀回轉(zhuǎn)式電極電容去離子裝置，其特征在于，所述沖洗水進(jìn)水口(11)朝向履帶狀電極(4)，所述履帶狀電極(4)在脫附腔室(6)的轉(zhuǎn)動方向和沖洗水在脫附腔室(6)的流動方向相反，履帶狀電極(4)在吸附腔室(7)的轉(zhuǎn)動方向和原水(15)的流動方向相反。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述履帶狀回轉(zhuǎn)式電極電容去離子裝置，其特征在于，所述脫附集流器(1)和吸附集流器(3)由絕緣隔板(2)隔開，脫附集流器(1)的電壓由脫附電源(13)提供，吸附集流器(3)的電壓由吸附電源(14)提供，同一履帶狀電極(4)內(nèi)側(cè)的脫附集流器(1)和吸附集流器(3)帶電性質(zhì)相反，兩個履帶狀電極(4)內(nèi)側(cè)的吸附集流器(3)帶電性質(zhì)相反。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述履帶狀回轉(zhuǎn)式電極電容去離子裝置，其特征在于，所述脫附電源(13)提供的脫附電壓大于吸附電源(14)提供的吸附電壓。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述履帶狀回轉(zhuǎn)式電極電容去離子裝置，其特征在于，所述回轉(zhuǎn)輪(5)是一種絕緣柱狀輪，處理高離子濃度廢水時，回轉(zhuǎn)輪(5)的轉(zhuǎn)速大于處理低離子濃度的廢水的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速通過回轉(zhuǎn)輪控制器(12)進(jìn)行控制。

10.基于權(quán)利要求1-9任意一項所述履帶狀回轉(zhuǎn)式電極電容去離子裝置的方法，其特征在于，令原水(15)通過吸附腔室(7)，回轉(zhuǎn)輪(5)帶動兩條履帶狀電極(4)運轉(zhuǎn)經(jīng)過吸附腔室(7)和脫附腔室(6)，在吸附腔室(7)內(nèi)利用垂直于兩條履帶狀電極(4)方向的電場力使得原水(15)中的離子形成定向遷移，吸附在履帶式電極(4)上，完成吸附之后的履帶式電極(4)部分運轉(zhuǎn)至脫附腔室(6)，在脫附腔室(6)內(nèi)利用垂直于履帶狀電極(4)方向的電場力使得履帶狀電極(4)上吸附的離子脫附，實現(xiàn)履帶狀電極(4)的再生，然后再次運轉(zhuǎn)至吸附腔室(7)進(jìn)行吸附，而同時完成吸附的履帶狀電極(4)也再次運轉(zhuǎn)至脫附腔室(6)進(jìn)行脫附。