[發明專利]一種流動電極、流動電容去離子裝置及其應用

有效

• 申請號: 202210252396.3
• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN114634228B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 林琳;何欣;李曉巖;梁柱;陳吳桐;李炳
• 申請（專利權）人: 清華-伯克利深圳學院籌備辦公室
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469;C02F101/16
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 劉燚

本發明公開了一種流動電極、流動電容去離子裝置及其應用。所述流動電極包括固體材料，所述固體材料包括氨氮吸附材料和導電材料。本發明中流動電極的氨氮吸附能力強，將其用于FCDI技術中，其中，所述氨氮吸附材料吸附NHsubgt;4/subgt;supgt;+/supgt;降低其在流動電極液相中的濃度，從而減小反擴散以保持系統持續去離子性能，氨氮去除效果理想；且可將NHsubgt;4/subgt;supgt;+/supgt;儲存于固相中便于保存、運輸，或直接利用，應用前景好。

技術領域

本發明屬于流動電容去離子化技術領域，具體涉及一種流動電極、流動電容去離子裝置及其應用。

背景技術

流動電極電容去離子(FCDI)技術是一種新興的電吸附水處理技術。FCDI技術的基本原理是通過在陰、陽極兩端外施加電壓或電流從而在電極之間形成靜電場，帶電離子或粒子因在靜電場中受到靜電力作用而向帶相反電性的電極室移動并最終被吸附在集流板或電極顆粒表面形成雙電層并儲存其中。這種從水中去除離子的電吸附過程具有高效快速、節能環保的特性。其中，碳材料由于具有較大的比表面積、豐富的孔結構、優良的導電性、低廉的成本而廣泛作為電極材料在FCDI技術中使用。

而針對于含氨氮廢水，水中的氨氮指的是一種含氮的耗氧化合物，主要以游離氨(NH₃)和銨離子(NH₄⁺)形式存在。在采用FCDI技術處理含氨氮廢水時，由于傳統的碳材料對NH₄⁺吸附性能差，導致進水中的NH₄⁺電遷移到流動電極室后無法大量被碳材料吸附導致NH₄⁺會在流動電極液里大量富集，從而極大地增加了流動電極里的NH₄⁺濃度，進一步導致流動電極里的NH₄⁺發生反擴散，最終導致FCDI過程性能的降低，氨氮去除效果不理想。

發明內容

本發明旨在至少解決上述現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種氨氮吸附材料在流動電極制備中的應用，將所得流動電極應用于FCDI技術中，具有氨氮去除效果好的特點。

本發明還提出一種流動電極。

本發明還提出一種流動電極的制備方法。

本發明還提出一種流動電容去離子裝置。

本發明還提出一種流動電容去離子系統。

本發明還提出一種含氨氮水處理方法。

本發明還提出上述流動電極的應用。

本發明的第一方面，提出了一種氨氮吸附材料在流動電極制備中的應用。

根據本發明實施例的氨氮吸附材料在流動電極制備中的應用，至少具有以下有益效果：

本發明中將氨氮吸附材料應用于流動電極制備中，將所得流動電極應用于FCDI技術中，其中，所述氨氮吸附材料具有氨氮吸附功能，且對氨氮具有選擇吸附性能，可在FCDI過程中吸附NH₄⁺形成的雙電層，通過大量吸附NH₄⁺降低其在流動電極液相中的濃度，從而減小反擴散以保持系統持續去離子性能，氨氮去除效果好；且可將吸附的NH₄⁺儲存于固相(氨氮吸附材料)中便于保存、運輸，或直接利用(一些實施例中可以直接將飽和吸附氨氮的氨氮吸附材料顆粒進行使用)，或進一步解吸利用，實現了氨氮的資源化回收。本發明中回收氨氮機理并非傳統物理吸附，而是耦合電吸附和物理吸附。

此外，實際工業廢水中存在雜質比如有機物干擾吸附效果，而在FCDI過程中由于離子交換膜的存在阻隔了有機物遷移至電極室，消除了這種負面干擾。