[發明專利]一種非對稱電容去離子裝置及其在制備灌溉用水中的應用

有效

• 申請號: 202110647633.1
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113443687B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 周宏建;龔成云;汪國忠
• 申請（專利權）人: 安徽工業技術創新研究院六安院
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469;A01G25/00
• 代理公司: 合肥金律專利代理事務所(普通合伙) 34184
• 代理人: 段曉微

本發明公開了一種非對稱電容去離子裝置及其在制備灌溉用水中的應用，所述非對稱電容去離子裝置的負極活性材料為橄欖石相磷酸鐵或碳包覆橄欖石相磷酸鐵，以所述非對稱電容去離子裝置用于水的脫鹽，將脫鹽后的水作為灌溉用水，增辟了灌溉用水可利用的水資源，能夠在一定程度上緩解灌溉用水短缺的壓力，避免了采用不適于灌溉的水資源對土壤造成的傷害，也擴大了微咸水、咸水、海水等水資源的利用范圍，具有較大的應用價值。

技術領域

本發明屬于電容去離子技術領域，尤其涉及一種非對稱電容去離子裝置及其在制備灌溉用水中的應用。

背景技術

我國是一個水資源相對貧乏的國家，同時又是一個農業大國，而農田灌溉是保證農業高產、穩產的一項重要措施，灌溉用水量大，灌溉用水資源短缺。目前，農業灌溉用水所面臨的壓力主要通過兩個途徑來緩解：一方面，是對現有的淡水資源提高利用效率，發展節水型農業；另一方面，是研究和開發曾經認為不能或者不適于灌溉的水源進行農田灌溉。所謂不能或者不適于灌溉的水源是指處理過的生活和工業廢水、灌溉回水和排水，以及微咸水和咸水等。如果直接將不能或者不適于灌溉的水源用于灌溉，水源中的一些成分會對土壤帶來傷害，改變土壤的物理和化學特征，影響土壤水分有效性和作物生長。特別是，對于鈉含量較高的水源，直接用于灌溉將會引起土壤退化，造成土壤堿性。而水源中的另一些成分，如鈣離子、鎂離子則不僅有利于提升土壤的滲透性，而且為植物生長提供所需的營養元素。如何將原本不適于灌溉的水源經處理以達到灌溉用水的要求，是一項非常有意義的課題。

電容去離子技術(CDI)是一種新型的水處理技術，其基本原理就是利用低電場將帶電離子吸附到電極上，從而實現水溶液中帶電離子的去除。電容去離子技術與膜過濾、化學沉淀等工藝相比，具有高能效，操作簡單以及低成本等優勢。不僅如此，其電極還可以通過短路或反接電源原位再生電極材料，從而實現重金屬回收和電極材料的循環再利用，同時可以將污垢和結垢問題降至最低。在CDI處理水溶液中，CDI的性能往往很大程度上依賴于電極活性材料的性質。

因此，提供一種能夠高效去除不適于灌溉的水源中的鈉離子，最大程度保留有益的鈣離子和鎂離子的電容去離子電極活性材料具有重要意義。

發明內容

基于上述技術問題，本發明提供了一種非對稱電容去離子裝置及其在制備灌溉用水中的應用。所述非對稱電容去離子裝置以橄欖石相磷酸鐵或碳包覆橄欖石相磷酸鐵作為負極活性材料，將其用于水的脫鹽，脫鹽后的水能夠作為灌溉用水，不僅增辟了灌溉用水可利用的水資源，在一定程度上緩解灌溉用水短缺的壓力，避免了采用不適于灌溉的水源對土壤造成的傷害，也擴大了微咸水、咸水、海水等水資源的利用范圍。

本發明技術方案具體如下：

本發明提供了一種非對稱電容去離子裝置，所述非對稱電容去離子裝置的負極活性材料為橄欖石相磷酸鐵或碳包覆橄欖石相磷酸鐵。

優選地，所述橄欖石相磷酸鐵通過橄欖石相磷酸鐵鋰脫鋰得到；所述碳包覆橄欖石相磷酸鐵通過碳包覆橄欖石相磷酸鐵鋰脫鋰得到。本發明所述橄欖石相磷酸鐵鋰及碳包覆橄欖石相磷酸鐵，可以采用現有方法制備得到。比如通過但不限于ZL200510031116.2中公開的方法制備。

本發明還提供了所述非對稱電容去離子裝置在制備灌溉用水中的應用，以非對稱電容去離子裝置用于水的脫鹽，脫鹽后的水作為灌溉用水。

優選地，所述水為咸水、微咸水或海水。

優選地，所述非對稱電容去離子裝置的正極活性材料為碳材料；更優選地，所述非對稱電容去離子裝置的正極活性材料為活性炭。

優選地，脫鹽時，所述正極、負極之間的電壓為0.8-1.4V。

優選地，所述正極和負極的間隔距離在1cm以內。

有益效果：