[發明專利]一種液態陽極及其富集分離水體中陰離子的方法

有效

• 申請號: 202010567975.8
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111762853B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 李軍燕;楊聰慶;瞿廣飛;王芳;趙馳
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 蘇蕓蕓

本發明公開了一種液態陽極，其由疏水性液體、親水性固載膜、導電電極組成，即將疏水性液體填充于親水性固載膜制成的袋子內，然后將導電電極置于其內制得液態陽極；其中疏水性液體為疏水性離子液體或疏水導電液體；與傳統的陽極材料相比，該液態陽極制備方法簡單，電極比表面積大，電容量大，將物理吸附、化學吸附、電吸附有機耦合，適合于水中復雜陰離子的處理，解決了常規電極電解低濃度廢水時電流密度小、無法高效傳質、電解效率低和電耗大的問題。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種液態陽極其富集分離水體中陰離子的方法。

背景技術

水中以陰離子形式存在的離子態污染物質非常多，其中大部分都具有一定的潛在或顯著性的毒性，能夠引起不同程度的水環境問題。水體中的硝酸鹽（NO₃^-）、磷酸鹽（PO₄^3-）最直接的危害是引起水體富營養化，惡化水體的感官性能、破壞水體生態平衡等。自然環境中存在的高氯酸鹽（ClO₄^-）雖然對水體中的生物不能造成急性毒性，但其慢性毒性的影響也不能忽視。水中重金屬大部分以帶正電荷的金屬水合離子形式存在，小部分以金屬配陰離子和含氧酸根負離子的狀態存在，由于這類帶負電荷金屬離子的存在方式及性質與水合正離子明顯不同，因此需要特殊的污染治理方法，且難度更大。重鉻酸鹽（Cr₂O₇^2-）、砷酸鹽（AsO₄^3-）等被認為是對環境和人體具有較強毒性的陰離子污染物質，對人體健康危害極大。

目前對水中陰離子污染物的去除工藝包括化學還原法、化學沉淀法、吸附及離子交換法、膜分離法、微生物法、電化學法等。其中吸附法和電化學法應用較為廣泛，但吸附法存在新型吸附材料制備困難，可再生性差、成本較高等問題；電化學法主要是利用在外加電場的作用下，對廢水進行電解，促使陰離子向陽極遷移，在陽極表面發生沉積，從而實現廢水中陰離子的去除，電解法具有反應時間短，工藝簡單，對含高濃度陰離子廢水處理效果好的優點，但存在能耗高、電極消耗量大、處理成本高，對低濃度陰離子廢水處理效果不佳等問題。此外，電極材料對電解法影響效果極大，不同的陽極材料會影響陰離子去除效果，為了實現陰離子較大化的去除，目前電解法陽極材料大多數為貴金屬氧化物，成本太高。

因此本發明考慮設計新的液態陽極材料，該陽極材料設計合成條件溫和，在普通實驗室條件下即可設計完成；可設計性強，可以通過修飾、控制或者改變疏水性液體以滿足不同的設計需求。該電極使用過程中耦合物理吸附、化學吸附、電吸附高效富集分離水中復雜陰離子組分，具有操作簡單、吸附材料吸附容量大，運行工作電壓低，經濟高效的優點。從而高效低成本的處理廢水中的復雜陰離子組分。

發明內容

針對廢水中陰離子難以有效去除的問題，本發明提供了一種操作簡單、吸附材料吸附容量大、運行工作電壓低、經濟高效的液態陽極；由疏水性液體、親水性固載膜、導電電極組成，利用疏水性液體作為電極主體，親水性膜作為固載膜，導電電極作為通電介質；即將疏水性液體填充于親水性固載膜制成的袋子內，然后將導電電極置于其內制得液態陽極。

本發明的液態陽極對陰離子的吸附是一個傳質過程，由于親水膜具有極強的親水性、高比表面積和高孔隙率，致使陰離子可以無阻礙的透過膜，最后被電極的核心主體（疏水性液體）吸附去除；所述的疏水性液體即可為離子液體，也可為加了導電介質和疏水單體的聚合物液體，電極制備簡單，適用范圍廣；置于固載膜中的導電電極與外接電源通電后，加快整個液態電極的交換電流密度，增強電極活性，在電遷移的作用下，廢水中陰離子不斷向電場陽極區遷移，強化了液態陽極對陰離子的去除率。

所述疏水性液體為疏水性離子液體或疏水導電液體。