[發明專利]一種基于電容吸附的水體硅化物去除系統

在審

• 申請號: 202110717890.8
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113526627A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 董小霞;段平洲;苑志華;王炳煌
• 申請（專利權）人: 中科嘉辭（昆山）環保科技有限公司
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469;C02F101/10
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 楊芬

本發明公開了一種基于電容吸附的水體硅化物去除系統，其包括水處理箱體、設置在所述水處理箱體內的電容吸附組件、與所述水處理箱體連通的進水管、設置在所述進水管上的泵浦、設置在所述水處理箱體底部的攪拌裝置以及與所述水處理箱體連通的出水管，所述電容吸附組件包括平行相對分布的第一載板與第二載板、貼附在所述第一載板表面上的陽極片、貼附在所述第二載板表面上的陰極片、將所述陽極片與所述陰極片隔開的硅膠墊片、以及與所述陰極片和所述陽極片電連接形成電容結構的直流電源。本發明不需要化學藥品，可以穩定連續的、高效的且選擇性的吸附水體中的硅化物，提高了水處理效率和效果。

【技術領域】

本發明屬于水處理技術領域，特別是涉及一種基于電容吸附的水體硅化物去除系統。

【背景技術】

電子工業用水中的硅對集成電路的材料、器件性能和成品有很大的影響。它會降低熱生長氧化物的可靠性，導致磷硅霧、閾值電壓的變化和等離子體擊穿。它還會形成微粒污染，影響圖形缺陷，降低電子管和固態電路的質量。最新發展的電子材料生長工藝MOVPE(metallorganic vapor phase extraphy)對超純水中硅的含量也有非常嚴格的要求。現在有金屬有機制造商要求超純水的硅含量應低于3μg/L。

傳統的超純水除硅方法主要有反滲透法(RO)和離子交換混床法(MB)。反滲透對硅的平均去除率可達80％。當進水SiO₂濃度為8.8mg/L時，反滲透除硅率可達95.35％，產品水中硅濃度可達410μg/L，反滲透工藝運行成本過高，電能消耗大，無法滿足工業用水的需求。使用離子交換混床法處理0.3mg/L SiO₂的原水時，出水的硅含量可以降低至0.02mg/L，但是MB在使用一段時間后，需要進行化學再生，這將耗費大量的再生試劑，需要更多的勞動力，同時污染環境。其它去除方法如混凝劑、混凝劑加澄清過濾、浮選、超濾等，只能去除水中的部分硅化合物，去除率不高。

因此，需要提供一種新的基于電容吸附的水體硅化物去除系統來解決上述問題。

【發明內容】

本發明的主要目的在于提供一種基于電容吸附的水體硅化物去除系統，不需要化學藥品，可以穩定連續的、高效的且選擇性的吸附水體中的硅化物，提高了水處理效率和效果。

本發明通過如下技術方案實現上述目的：一種基于電容吸附的水體硅化物去除系統，其包括水處理箱體、設置在所述水處理箱體內的電容吸附組件、與所述水處理箱體連通的進水管、設置在所述進水管上的泵浦、設置在所述水處理箱體底部的攪拌裝置以及與所述水處理箱體連通的出水管，所述電容吸附組件包括平行相對分布的第一載板與第二載板、貼附在所述第一載板表面上的陽極片、貼附在所述第二載板表面上的陰極片、將所述陽極片與所述陰極片隔開的硅膠墊片、以及與所述陰極片和所述陽極片電連接形成電容結構的直流電源；

所述陽極片為包含有第一混合物的層狀結構，所述第一混合物包括陽極材料、聚四氟乙烯以及氧化石墨烯，所述陽極材料為一種復合物，所述復合物包含有由鈰氧化物、鈣氧化物以及鋁氧化物三種金屬氧化物形成的混合物和氧化石墨烯；

所述陽極片的制備方法包括以下步驟：獲取所述陽極材料，將所述陽極材料、聚四氟乙烯、氧化石墨烯按照60～75:10:10～15的質量比混合，加入乙醇，研磨后得到混合液，將所述混合液均勻涂抹在碳氈上，所述混合液的質量控制在0.1～0.2g之間；靜置風干，放入烘箱中60～100℃下干燥20～40min得到所述陽極片；

所述陽極材料的制備方法包括以下步驟：取35～40mL氧化石墨烯分散于150～250mL的去離子水中，超聲20～40min后，按照2:1～4:1的摩爾比稱取Ca和Al兩種無機金屬鹽，溶于上述去離子水中，超聲20～40min后加入堿源尿素，得到混合溶液，將混合溶液裝入反應釜，放入烘箱中100～150℃反應20～30h，結束后將產物洗滌至中性，60～90℃干燥，研磨至小顆粒；然后在氬氣氛圍下300～500℃焙燒4～6h，升溫速率為2～5℃/min；再按原子比Ce/Al為1:100～10:100摻雜Ce元素。