[发明专利]从溶液中除去金属的系统和方法

权利要求书

1.一种用于从溶液中提取金属物种的方法，所述方法包括：

(a)向包括阴极的电化学电池提供溶液，所述溶液包含待从所述溶液除去的金属离子；

(b)将多个官能化的磁性颗粒引入溶液，所述官能化的磁性颗粒包含适合用于结合金属离子的官能团；

(c)通过氧化氢或还原由固态聚合物电解器或从空气产生的氧气以促进金属离子结合到官能化的磁性颗粒上来调节所述溶液的pH；

(d)将颗粒磁性地吸引到阴极；和

(e)对电池施加电流和将金属离子电镀到阴极上；

所述方法还包括通过氧化由固态聚合物电解器产生的氢调节溶液的pH至酸性，以在析出金属离子之前促进金属离子从官能化的磁性颗粒的释放。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在向电化学电池提供溶液之前，向阴极施加磁力，从而使得所述官能化的磁性颗粒与阴极相联。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述官能化的颗粒引入溶液包括从阴极除去磁力，从而将所述官能化的磁性颗粒分散在水溶液中。

4.根据权利要求1所述的方法，其包括重复步骤(b)至(c)直到获得金属的阈值浓度。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其包括在达到金属的阈值浓度之后从电化学电池除去溶液，并且将另一受污染的溶液引入所述电化学电池。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述官能化的颗粒选自被带有-SH端基的物种官能化的氧化铁颗粒，被带有-COOH端基的物种官能化的氧化铁颗粒，被带有-NH₂端基的物种官能化的氧化铁颗粒，或它们两种或更多种的组合。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述阴极为碳板。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述溶液选自水性或非水性溶液。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述溶液包括水。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述溶液是盐溶液。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述溶液是包含悬浮固体的水溶液。

12.一种用于处理含有金属物质的溶液的溶液处理装置，所述装置包括：

包括第一室和第二室的电池，

所述第一室包括：

所述第一室的第一端上的第一电极；

所述第一室的第二端上的第二电极，所述第一室的第二端与所述第一室的第一端相对；

连接所述第一电极到所述第二电极的稳压器；以及

电解质溶液，所述电解质溶液包含含有金属的溶液且进一步包含含有适用于结合金属的官能团的官能化的颗粒；

第二室在所述第一室的所述第二端上邻接所述第一室，

所述第二室包括

位于所述第二室的远离所述第一室的一侧的固态聚合物电解器；和

单一气体或者气体混合物；

含有水和水蒸汽的第三室，所述第三室与所述第二室相邻并且位于远离所述第一室的一侧上；以及

与所述第一室的所述第一电极可拆卸地相联的磁体。

13.根据权利要求12所述的溶液处理装置，其中，所述第二电极是带有铂/铱的多孔碳，4.6mg/cm²。

14.根据权利要求12所述的溶液处理装置，其中，所述第二室包含选自以下的气体：氮气、氧气、氢气或它们两种或更多种的组合。

15.根据权利要求12所述的溶液处理装置，其中，所述溶液选自水性或非水性溶液。

16.根据权利要求12所述的溶液处理装置，其中，所述溶液包括水。

17.根据权利要求12所述的溶液处理装置，其中，所述溶液是盐溶液。