[发明专利]去除溶胶中离子的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，更具体地，涉及一种去除溶胶中离子的装置及方法。

背景技术

多孔纳米材料如氧化硅、氧化钛、氧化锆等，由于具有很好的绝缘，隔热、保温和催化等优越性能，一直是人们研究的热点。目前多采用溶胶凝胶法制备各种多孔纳米材料，为了节省成本，采用无机盐作为前驱体时，制备的溶胶中会含有多种水性杂质离子，如钠离子，氯离子，钾离子等，这些无机离子的存在对所制备的多孔材料的性能有很大的影响，常规的去除方法为采用离子交换膜将上述溶胶进行多次交换处理。然而，采用这种方法净化时，不仅耗时较长，使整个制备周期大幅增加并且难以保证杂质离子含量降低到合适的范围内，此过程中使用的离子交换树脂价格较昂贵且重复性能较差，使用效率低，不适合大规模使用。

申请号为200810121218.8，名称为“一种纳米氧化物中水溶性杂质离子的去除方法”的中国发明申请，将纳米氧化物分散液放置在带搅动的隔膜一侧，隔膜的另一侧放有带有离子交换树脂的去离子水，利用离子交换树脂不断的将透过隔膜的水溶性杂质离子除去，处理后的纳米氧化物，水溶性杂质离子的含量小于0.001％。虽然采用此种方法提高了效率，但处理周期仍相对较长，重复性差，不适合大范围使用。

申请号为201310738614.5，名称为“去除水体或多孔介质中污染离子的方法”的中国发明申请，公开了一种去除水体或多孔介质中污染离子的方法，采用两个超级电容的电极为正负极，以多孔介质或水体为电解质，采用电极吸附多孔介质或水体中的阴阳离子，通过取出电极并放电实现将离子去除的目的。这种方法的效率较高，但其净化效果依赖于所采用的电极，需反复进行充放电操作，且可控性差。

另一方面，对于气凝胶材料，采用无机盐作为前驱体时，往往会将杂质粒子引入到所制得的气凝胶中，使得到的材料性能下降，为了避免这种现象，通常利用离子交换树脂处理几天以除去体系中的杂质离子，但这种方法使整个制备周期变长且增加了成本，降低了效率。因此，迫切期望能够开发出一种能使溶胶中杂质离子快速去除，且成本低，效率高的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种去除溶胶中离子的装置。

本发明还提出一种去除溶胶中离子的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

根据本发明第一方面实施例的去除溶胶中离子的装置包括：

第一仓室，所述第一仓室内部形成有容纳液体的第一容纳腔，所述第一仓室设有与所述第一容纳腔相通的进液口和排出液体的出液口；

第二仓室，所述第二仓室设置在第一仓室的所述第一容纳腔内，所述第二仓室内部形成有容纳液体的第二容纳腔，所述第二仓室的侧壁设有滤膜，在电场作用下所述第二容纳腔内的液体离子能够穿过所述滤膜进入所述第一容纳腔内；

正负电极，所述正负电极分别安装在所述第一仓室上，所述正负电极的一端伸入所述第一仓室的第一容纳腔内且另一端用于与直流电源连接。

优选地，所述滤膜由高分子化学合成材料或天然高分子材料制成。

优选地，所述滤膜具有预定尺寸的孔径。

优选地，所述滤膜设置在所述第二仓室的侧壁的与所述电极相对应位置处。

优选地，所述第一仓室内部设有用于支撑所述第二仓室的支撑板，所述支撑板将所述第一容纳腔分为上腔室和下腔室，所述支撑板上设有通孔以连通所述上腔室和所述下腔室。

优选地，所述去除溶胶中离子的装置还包括搅拌装置，所述搅拌装置设置在所述第一容纳腔的下腔室内。

优选地，所述第一仓室设有上盖，所述上盖用于密封所述进液口。

优选地，所述上盖上设有能够开启和关闭的通气阀。

优选地，所述第二仓室与所述第一仓室大小比例为20％-80％。

进一步地，所述第二仓室与所述第一仓室大小比例为45％-65％。

优选地，所述第一仓室和所述第二仓室均由绝缘材料制成。

进一步地，所述绝缘材料包括陶瓷、塑料或玻璃。

优选地，所述正负电极为石墨电极。

根据本发明第二方面实施例的一种去除溶胶中离子的方法，使用上述实施例所述的去除溶胶中离子的装置，包括以下步骤：

1)在所述第二仓室的第二容纳腔内加入含杂质离子的氧化物溶胶并将所述第二仓室置于所述第一仓室的所述第一容纳腔内部；

2)在所述第一容纳腔内加入所述含杂质离子的氧化物溶胶，以使所述第一容纳腔内的液体的液面不高于所述第二容纳腔内的液体的液面；

3)将所述正负电极分别连接直流电源的正负极以对所述氧化物溶胶进行通电；