CN102382578B

CN102382578B - 电吸附电极粘合剂

Info

Publication number: CN102382578B
Application number: CN 201010268473
Authority: CN
Inventors: 常立民; 段小月; 于艳艳
Original assignee: Jilin Normal University
Current assignee: Jilin Normal University
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2030-08-26
Also published as: CN102382578A

Abstract

本发明公开了一种有机高分子粘合剂中的电吸附电极粘合剂。它是由丙烯酸、偶氮二异丁腈、四甘醇和去离子水为原料，并以丙烯酸、偶氮二异丁腈和去离子水为反应溶液，以四甘醇为凝胶剂，经配制反应溶液、恒温搅拌、自然冷却、凝胶的顺序工艺步骤制成。具有配方新颖独特、原料广泛易得、用量少成本低、制作工艺简单，操作条件要求低，反应条件易控制、无刺激性气味、制得的电极炭化后可实现附着力强、弹性好、亲水性佳、导电性强、电吸附速率快、除盐率高、使用寿命长等优点。将为电吸附技术大规模的工业化生产与应用开辟新的途径。

Description

电吸附电极粘合剂

技术领域：本发明涉及一种有机高分子粘合剂，具体说是涉及一种制作电吸附电极使用的有机高分子粘合剂。

背景技术：近年来，随着水资源短缺的加剧，污水回用和苦咸水的淡化已引起了人们的高度重视。在此过程中，电吸附技术因其具有水利用率高、无二次污染、操作与维护简单方便、能耗低等其它除盐技术所不具有的优点，获得了国内外的广泛关注。电吸附技术应用的关键是成型电极的制备，而在电极的制备过程中其主要成分粘合剂对电极的除盐性能起到关键作用。目前，国内外制备电吸附电极采用的粘合剂主要有：聚四氟乙烯、环氧树脂、酚醛树脂，其中聚四氟乙烯和环氧树脂作为粘合剂制备的电吸附电极具有导电性弱、亲水性差、除盐时间长、效果差的缺点；酚醛树脂作为电吸附电极粘合剂制备的电极具有消耗胶量大，附着力弱、对电极材料要求高、电极使用寿命短的缺点，这些都极大地制约了电吸附技术的大规模工业化生产和应用。

发明内容：本发明的目的在于提供一种电吸附电极粘合剂，主要是为了解决所述聚四氟乙烯、环氧树脂、酚醛树脂作为粘合剂制备的电极存在的导电性弱、亲水性差、除盐时间长、效果差以及消耗胶量大，附着力弱、对电极材料要求高、电极使用寿命短的缺点，极大地制约了电吸附技术的大规模工业化生产和应用的问题。

本发明的电吸附电极粘合剂是由丙烯酸、偶氮二异丁腈、四甘醇和去离子水为原料，并以丙烯酸、偶氮二异丁腈和去离子水为反应溶液，四甘醇为凝胶剂，经配制反应溶液、恒温搅拌、自然冷却、凝胶的顺序工艺步骤制成。

本发明的电吸附电极粘合剂各组分的质量浓度为：丙烯酸2.5％-25％、偶氮二异丁腈0.01％-0.1％、四甘醇0.1％-1.5％、余量为去离子水。

本发明的电吸附电极粘合剂各组分的质量浓度为：丙烯酸5％-10％、偶氮二异丁腈0.0125％-0.025％、四甘醇0.5％-1％、余量为去离子水。

本发明各组分优选的质量浓度为：丙烯酸5-7.5％、偶氮二异丁腈0.0125-0.02％、四甘醇0.6-0.7％、余量为去离子水。

所述恒温搅拌是在温度为50℃-90℃，搅拌速率为200-300r/min的条件下反应0.5-5h。

所述恒温搅拌的温度为60-70℃，搅拌速率为200-250r/min，反应时间2.5-3h。

本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果：

(1)产品配方新颖独特、原料广泛易得、用量少，成本低；

(2)制作工艺简单，操作条件要求低，反应条件易控制；

(3)对电极材料要求低，打破了传统粘合剂对电极材料的限制；

(4)气味小，无腐蚀，制作电极时炭化后对环境无污染，对人体无毒害，电极使用寿命长；

(5)由本发明制备的电极活性炭与集电极结合力强，电极弹性好，表面完整，裂纹细小均匀，不易脱落；

(6)由本发明制备的电极亲水性好、导电性强，除盐率及吸附速率高；

(7)本发明为高效、廉价的粘合剂，具有相当好的发展前景，它将为电吸附技术大规模的工业化生产与应用开辟新的途径。

附图说明：

图1是由本发明的电吸附电极粘合剂制备的电极表面形貌图；

图2是由酚醛树脂粘合剂制备的电极表面形貌图；

图3是由环氧树脂粘合剂制备的电极表面形貌图。

具体实施方式：本发明的电吸附电极粘合剂是由丙烯酸、偶氮二异丁腈、四甘醇和去离子水为原料制成的。本实施方式给出有代表性的I、II两组不同质量浓度的配方(见表1)：

表1

组分	丙烯酸	偶氮二异丁腈	四甘醇	去离子水
					第I组	7.1％	0.02％	0.67％	余量
第II组	5.0％	0.0125％	0.67％	余量

本发明应先配制反应溶液，即将丙烯酸加到去离子水中，使丙烯酸的质量浓度分别为7.1％、5.0％，搅拌均匀，对应加入偶氮二异丁腈，偶氮二异丁腈质量浓度分别为0.02％、0.0125％。将配制的反应溶液即混合液放入恒温水浴锅内进行恒温搅拌，在此过程中保持恒温为70℃，同时用电动搅拌器进行搅拌，两组搅拌速度分别为200r/min、250r/min，搅拌时间为2.5h、3h。将经恒温搅拌后反应完全的初胶体从恒温水浴锅中取出，自然冷却至室温，再加入质量浓度为0.67％的四甘醇，用玻璃棒搅拌均匀完成凝胶过程即获本发明。

为了进一步表明本发明的优越性能，在图1、图2和图3中分别就本发明的粘合剂、酚醛树脂和环氧树脂作为粘合剂制备的活性炭电极所拍的照片，由图可以看出，与酚醛树脂作为粘合剂制备的电极相比，本发明粘合剂制备的电极活性炭与集电极结合力强，电极弹性好，表面完整，裂纹细小均匀，无大的裂纹，不易脱落。与环氧树脂作为粘合剂制备的电极相比，亲水性佳、反应速度快、导电性强。经用三种电极电吸附盐水，除盐率分别为50％、44％、10％，由此可见，由本发明制备的电极不仅除盐率高，而且电极电吸附速率明显高于另外两种电极。本发明与现有技术相比具有突出的实质性特点与显著的进步。与此同时，本发明作为一种高效、廉价的粘合剂也为电吸附技术大规模的工业化生产和应用开辟了一条新途径。

Claims

1.一种电吸附电极粘合剂，其特征在于：该粘合剂是由丙烯酸、偶氮二异丁腈、四甘醇和去离子水为原料，其中以丙烯酸、偶氮二异丁腈和去离子水为反应溶液，以四甘醇为凝胶剂，经配制反应溶液、恒温搅拌、自然冷却、凝胶顺序工艺步骤制成，所述粘合剂各组分的质量浓度为：丙烯酸2.5%—25%、偶氮二异丁腈0.01%—0.1%、四甘醇0.1%—1.5%、余量为去离子水，所述恒温搅拌是在温度为50—90℃，搅拌速率为200 —300r/min的条件下反应0.5—5h。

2.根据权利要求1所述的电吸附电极粘合剂，其特征在于：所述粘合剂各组分的质量浓度为丙烯酸5%—10%、偶氮二异丁腈0.0125%—0.025%、四甘醇0.5%—1%、余量为去离子水。

3.根据权利要求1所述的电吸附电极粘合剂，其特征在于；所述粘合剂各组分的质量浓度分别为丙烯酸5%—7.5%、偶氮二异丁腈0.0125%—0.02%、四甘醇0.6%—0.7%、余量为去离子水。

4.根据权利要求1所述的电吸附电极粘合剂，其特征在于：所述恒温搅拌的温度为60—70℃，搅拌速率为200 —250r/min，反应时间2.5—3h。