[发明专利]一种有机材料、BDI系统及用于水体金属离子的去除

权利要求书

1.一种有机材料的制备方法，其特征在于，所述有机材料的制备方法包括：将醌类单体和硫化物置于溶剂中反应，得到所述有机材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述醌类单体包括被氨基和/或卤素取代的萘醌、菲醌、蒽醌或苯醌中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述醌类单体包括2,6-二氨基醌、2,4-二氯蒽醌、1,5-二氯蒽醌、四氯苯醌或二氯氢醌中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述硫化物包括硫化锂和/或硫化钠；

优选地，所述溶剂包括四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜或二甲基乙酰胺中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述醌类单体和硫化物的质量比为(0.5-1):(1-3)；

优选地，所述反应的温度为160-250℃，反应的时间为3-10h；

优选地，所述制备方法还包括将反应后得到的反应物依次进行分离、清洗以及干燥；

优选地，所述分离包括将反应后得到的反应物进行过滤，去除滤液，得到固态沉淀物；

优选地，所述清洗包括用水和乙醇的混合物进行清洗。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法制备得到有机材料；

优选地，所述有机材料为多孔结构，所述多孔结构的孔道尺寸为2-40nm，所述多孔结构的孔隙体积为0.1-0.15cm³/g；

优选地，所述有机材料的数均分子量为5-10万；

优选地，所述有机材料中硫的含量为10-16wt％。

4.一种电极浆料，其特征在于，所述电极浆料包括权利要求3所述的有机材料；

优选地，所述有机浆料还包括导电剂、粘结剂以及溶剂；

优选地，所述电极浆料的制备方法包括：将有机材料、导电剂以及粘结剂溶于溶剂中，混合，得到所述电极浆料；

优选地，所述导电剂包括乙炔黑和/或碳纳米管；

优选地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯和/或聚四氟乙烯；

优选地，所述溶剂为乙醇和/或N-甲基吡咯烷酮；

优选地，所述混合是在搅拌条件下进行的；

优选地，所述混合的速率为300-800rpm，所述混合的时间为1-5h。

5.一种电极片，其特征在于，所述电极片包括集流体以及设置在集流体表面的电极浆料层，所述电极浆料层用浆料为权利要求4所述的电极浆料；

优选地，所述集流体包括不锈钢、碳布或碳纸中的任意一种；

优选地，所述电极浆料层的厚度为0.5-1.5μm；

优选地，所述电极片的制备方法包括将电极浆料涂覆到集流体表面，固化，得到所述电极片；

优选地，所述涂覆的方式为刮涂。

6.一种BDI系统，其特征在于，所述BDI系统包括工作电极和对电极，所述工作电极为权利要求5所述的电极片；

优选地，所述对电极选自碳类材料、铋基材料、银基材料或铝基材料中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述对电极选自活性炭、介孔碳、碳纳米管、氯氧铋、单质铋、氧化铋或氯化银中的任意一种或至少两种的组合。

7.根据权利要求6所述的BDI系统在去除水体中的金属离子的应用；

优选地，所述金属离子包括钠离子、镁离子、钾离子、钙离子、铬离子、钴离子、镍离子、铜离子、锌离子、铅离子、镉离子或汞离子中的任意一种或至少两种的组合。

8.一种电化学金属离子去除系统，其特征在于，所述电化学金属离子去除系统包括循环测试设备和权利要求6所述的BDI系统。

9.根据权利要求8所述的电化学金属离子去除系统在去除水体中的金属离子中的应用；

优选地，所述金属离子包括钠离子、镁离子、钾离子、钙离子、铬离子、钴离子、镍离子、铜离子、锌离子、铅离子、镉离子或汞离子中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述水体包括河水、海水、饮用水或工业废水中的任意一种。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用包括：在循环测试设备的测试电压作用下，先用BDI系统去除水体中的目标离子，其次根据水体中金属离子的浓度和电化学反应过程中电荷转移计算金属离子的除去容量，而后根据去除容量调节BDI系统中工作电极和对电极的设置，从而最大程度的去除水体中的金属离子；

优选地，所述水体中金属离子的浓度为50-50000ppm；

优选地，所述BDI系统的工作电压为-3～3V，工作电流密度为20-2000mA/g；

优选地，所述BDI系统中工作电极和对电极的质量比为(1-0.5):(1-2)。