[发明专利]一种流动电极及其应用

说明书

本发明涉及一种流动电极及其应用。所述流动电极包括电极液和分散在所述电极液中的电吸附材料，其中所述电吸附材料包括炭黑。本发明所述流动电极直接利用炭黑作为电吸附材料，由于炭黑是多层石墨结构，大部分是无孔或少孔的无定型结构，因此避免了盐离子在电极孔中双电层的迁入和迁出，提高了脱盐速度。另外，本发明通过调节流动电极的流动循环方式，设计了适合炭黑吸附解吸的最佳运行方式，且利用炭黑的导电性强，少孔结构，快速进行离子的吸附解吸，在节约能量的前提下达到快速脱盐效果，且使用方法简单，具有很强的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于电容性吸附脱盐技术领域，具体涉及一种流动电极及其在盐水脱盐中的应用。

背景技术

电容性吸附脱盐技术作为一种新型的电化学脱盐技术，是一种高效低能耗的水处理技术。一般以活性炭、石墨、碳纳米管、活性炭纤维等碳族材料为主要电吸附材料，利用在电极材料表面的固液界面形成的双电层对离子的容纳，在正负电场的交替下进行离子的吸附解吸。

活性炭的孔径和导电性制约着脱盐速度和脱盐能耗。有很多专利致力于对活性炭进行改性，或者利用各种碳前体，在一定条件下制备多级孔高导电性的活性炭，来提高脱盐过程中的脱盐速率，且降低脱盐能耗。

专利CN108137355A通过酯键用选定多元醇交联的选定聚羧酸制备电容去离子电极电活性涂层材料，用来增加对供水的硬度耐受性，增强电容去离子化单元提供增强回收率及更高的TDS去除，其中加入炭黑增强电活性涂层材料的导电性。

专利CN105293487A将活性炭与水混合后，进行超声、臭氧氧化、冷冻干燥处理改性活性炭制得电容去离子技术的电极材料，此电极材料具有很好的亲水性和电容性能，有效提高了脱盐量和脱盐效率。

专利CN105540764A制备了不对称的电极模块应用于电容去离子脱盐技术中，一个电极采用硝酸处理后的活性炭，带负电荷。另一个电极采用季铵化聚四乙烯基吡啶报复的活性炭作为活性物质，带正电荷。该不对称电容去离子模块脱盐量高，脱盐速度快。在制备电极模块过程中需要加入导电炭黑提高电极块的导电性。

上述关于电容去离子电极的改性制备，在一定程度上提高了脱盐量和脱盐效率，但是制备工艺成本高，工艺复杂，不适合大批量制备用于水处理工程中。

另外，专利CN207091070U开发了一种复杂的电容去离子脱盐电极的再生装置，对电容去离子电极进行再生，改善再生效果，提高吸附效率稳定性。专利CN204848534U开发了一种直流电场作用下的电容式污水处理设备，通过电容去离子模块中增加离子格栅，阻止解吸过程中阳离子/阴离子被再次吸附，提高解吸效率和电极的再生效果。但是以上对电极的再生装置比较复杂，增加了电容去离子技术的工艺步骤，同时也增加了在工业化应用中对电极再生的成本。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种流动电极及利用该流动电极进行盐水脱盐的方法。该流动电极采用炭黑作为电吸附材料，可达到快速电吸附脱盐效果，大大提高脱盐速度，且能耗较低。

为此，本发明第一方面提供了一种流动电极，其包括电极液和分散在所述电极液中的电吸附材料，其中所述电吸附材料包括炭黑。

在本发明的一些实施方式中，所述炭黑选自导电炭黑、色素炭黑、喷雾炭黑、乙炔炭黑、冶金炭黑、超导电炭黑、橡胶炭黑、槽法炭黑、灯烟炭黑和瓦斯炭黑中的一种或多种。

在本发明的另一些实施方式中，所述炭黑的比表面积小于300m²/g。

在本发明的一些实施方式中，所述炭黑占流动电极的质量分数为0.5％-10％；优选为2.0％-8.0％。

在本发明的另一些实施方式中，所述电极液中包括盐离子；优选地，所述盐离子的质量浓度为0-35g/L；进一步优选地，所述盐离子的质量浓度为0.5-5g/L；和/或