[发明专利]一种非对称CDI脱盐模块及利用该模块进行脱盐的方法

权利要求书

1.一种脱盐非对称CDI模块，其特征在于：所述模块包括阳极和阴极两个电极，两个电极均由石墨片和涂覆在其上的浆料经干燥所得，所述浆料由电极材料、导电炭黑和粘结剂按质量比82.5:10:7.5在溶剂中混合后所得，其中，

所述阳极：所述电极材料为硝酸处理的活性炭或商业用活性炭；所述粘结剂为季铵化聚乙烯醇；

所述阴极：所述电极材料为离子液体修饰的活性炭或商业用活性炭；所述粘结剂为羧甲基纤维素或磺化羧甲基纤维素，

所述季铵化聚乙烯醇按下述方法制得：将聚乙烯醇与去离子水按质量比为1：19混合后，在90℃水浴中搅拌4h使其充分溶解；再加入质量比为1：3.5氢氧化钾与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵，在70℃水浴中搅拌4h，其中，氢氧化钾与聚乙烯醇的质量比为1：2.5，将反应后的上述混合物冷却至室温，沉淀在无水乙醇中，并用无水乙醇洗涤至中性；将得到的固体季铵化聚乙烯醇在90℃水浴中搅拌4h，使其充分溶解在去离子水中，得到季铵化聚乙烯醇粘结剂。

2.根据权利要求1所述的CDI模块，其特征在于：所述磺化羧甲基纤维素按下述方法制得：将羧甲基纤维素与浓度为2.5％的稀醋酸溶液按质量比为1：49混合后，室温下搅拌4h；再加入磺基琥珀酸，羧甲基纤维素与磺基琥珀酸质量比为5：1，室温搅拌1h，使其混合均匀后在110℃下反应得到磺化羧甲基纤维素粘结剂。

3.根据权利要求1所述的CDI模块，其特征在于：所述季铵化聚乙烯醇含有亲水性的带正电的季铵根离子；所述羧甲基纤维素带负电荷的羟基基团；所述磺化羧甲基纤维素含有带负电的磺酸基团。

4.根据权利要求1所述的CDI模块，其特征在于：所述商业活性炭的比表面积在800-3000m²/g；活性炭所述硝酸处理的活性炭比表面积为1540m²/g，孔容为0.810cm³/g；离子液体修饰的活性炭比表面积为478m²/g，孔容为0.277cm³/g。

5.根据权利要求1所述的模块，其特征在于：所述模块包括：

两个相对设置的端板，两个相同尺寸的端板的四周边缘处利用密封材料相互密封固定；

两个相对设置且两者间具有间隔的平面电极，两个电极位于两个端板之间，两个电极均由石墨片和涂覆在其上的浆料经干燥所得，所述浆料由电极材料、导电炭黑和粘结剂按质量比82.5:10:7.5在溶剂中混合后所得；

两个集流体，两个集流体分别设置于电极和端板之间，且与电极相接触。

6.一种非对称CDI脱盐方法，其特征在于：所述方法于权利要求1所述非对称CDI模块进行或于由非对称CDI模块并联或串联组成的模块组中进行，具体为：使待处理的盐溶液由一个端板流入模块，并由另一端板流出模块。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述方法包括模块再生的步骤：使去离子水由一个端板流入模块，并由另一端板流出模块，同时，对电极施加直流电压进行脱附。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(a)将所述非对称CDI模块并联或串联组成的模块组与直流电压电路构成闭合回路，直流电压电路对模块施加的电压范围为0.6～1.8V；

(b)采用蠕动泵将待处理含盐溶液由蓄水池送入CDI模块，最后又流回蓄水池，含盐溶液的流速为9mL/min；

(c)首先利用直流电压电路对所述模块施加一个0.6～1.8V的电压，将硝酸处理后的活性炭加入磺酸基团修饰的粘结剂所得的活性电极材料作为阳极，将离子液体修饰后的活性炭加入季铵化聚乙烯醇粘结剂所得的活性电极材料作为阴极进行离子的脱附，再短接所述模块的两个电极进行吸附；

(d)采用电导率探针在非对称CDI模块出口处实时检测NaCl溶液的电导率，以确定吸附量；吸附时间为10min，电极达到吸附饱和后，施加电压进行脱附，脱附时间为10min；

(e)重复步骤(a)～(d)，进行下一个电容去离子过程。