CN113087089B - 一种堆叠式三维摇椅型电容去离子装置及去离子方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种堆叠式三维摇椅型电容去离子装置，包括沿堆叠方向依次设置的多个腔室机构，所述腔室机构包括本体、开设在所述本体上且沿所述堆叠方向贯穿所述本体的空腔，所述空腔的内壁上凸伸有用于固定所述三维电极的固定部；位于所述堆叠方向的两端的所述空腔的自由端面上设置有密封板；相邻的所述三维电极中，至少有一个为块状的Ag@C三维电极；相邻的两个所述腔室机构之间设置有阳离子交换膜；每个所述腔室机构上还设有与所述三维电极电连接的集流体，所述集流体伸出于所述本体的外部，所述本体上还设有与所述空腔连通的进水管道和出水管道，本发明通过变换腔室机构中集流体的电流方向，能持续进行大规模的浓缩和净化，且处理量大、效率高。

Description

一种堆叠式三维摇椅型电容去离子装置及去离子方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种堆叠式三维摇椅型电容去离子装置及去离子方法。
背景技术
电容去离子技术(Capacitive Deionization,CDI)是一种新型的去除废水中污染物的方法。电容去离子技术是在一对电极上施加低电压(一般为1.2V左右)，利用静电作用或化学反应使废水中的离子储存于电极/电解质界面形成双电层或电极材料中，之后通过断电或反转电场的方式实现再生。虽然其具有成本低，无二次污染等优势，然而，传统的电容去离子装置需要一个单独的再生步骤来释放吸附于电极上的离子，无法实现吸附/再生的连续操作(Sustainable Chemistry&Engineering,2018,6(8):10815-10822.)，以致于不能同步进行浓缩和净化。
近年来，研究人员开发了摇椅型电容去离子装置(RCDI)，以实现装置的吸附/再生连续化操作(Acs Omega,2017,2(4):1653-1659.)，但是，现有RCDI装置的处理面少，且均为单一的单元结构，从而造成了对相应离子吸附/再生的处理量小、效率低下的问题，极大的限制了RCDI装置的大规模应用。
鉴于此，有必要提供一种堆叠式三维摇椅型电容去离子装置及去离子方法，以解决或至少缓解上述不能持续进行大规模的浓缩和净化、处理量小、且效率低下的技术缺陷。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种堆叠式三维摇椅型电容去离子装置及去离子方法，旨在解决现有技术中不能持续进行大规模的浓缩和净化、处理量小、且效率低下的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种堆叠式三维摇椅型电容去离子装置，包括沿堆叠方向依次设置的多个腔室机构，所述腔室机构包括本体、开设在所述本体上且沿所述堆叠方向贯穿所述本体的空腔、以及容纳于所述空腔内的三维电极，所述空腔的内壁上凸伸有用于固定所述三维电极的固定部；
其中，位于所述堆叠方向两端的所述空腔的自由端面上设置有密封板；
相邻的所述腔室机构中，至少一个所述腔室机构中的所述三维电极为块状的Ag@C三维电极；
相邻的两个所述腔室机构之间设置有阳离子交换膜；每个所述腔室机构上还设有与所述三维电极电连接的集流体，所述集流体伸出于所述本体的外部，所述本体上还设有与所述空腔连通的进水管道和出水管道。
其中，所述三维电极通过所述集流体与电源连接，相邻的两个所述三维电极连接的电流方向相反，且所述电源按照预设周期切换每个所述三维电极上的电流方向；
所述电容去离子装置还连接有第一容器和第二容器，其中连接有第一电流方向的所述三维电极对应的腔室机构始终与所述第一容器连通，连接有第二电流方向的所述三维电极对应的腔室机构始终与所述第二容器连通。
进一步地，所述Ag@C三维电极的材料的制备方法包括步骤：
S1，将黑曲霉和水按1-5g：50ml的固液比混合，得黑曲霉溶液；
S2，向所述黑曲霉溶液中依次加入1-3g间苯二胺和0.5-5g过硫酸铵进行反应，并在反应1-8h后抽虑成型，然后对所述抽滤后获得的物质进行冷冻干燥，得聚间苯二胺@黑曲霉复合材料；
S3，将所述聚间苯二胺@黑曲霉复合材料置于500-3000ppm的AgNO3溶液中静置，然后依次进行烘干处理和400-1000℃的碳化处理，得所述Ag@C三维电极的材料。
进一步地，所述腔室机构的个数为三个。
进一步地，相邻的所述腔室机构中的所述三维电极仅有一个为所述块状的Ag@C三维电极，其余的所述三维电极为三维块状碳材料电极。
进一步地，相邻的所述腔室机构中的所述三维电极均为所述块状的Ag@C三维电极。
进一步地，所述阳离子交换膜和相邻的所述腔室机构之间设有硅胶垫片，所述硅胶垫片上开设有与所述空腔对应的连通口；
所述硅胶垫片的所述连通口的面积以及所述阳离子交换膜的面积，均不小于所述空腔在垂直于所述堆叠方向的平面上的投影面积。
进一步地，所述固定部包括相对设置的、且带有多个连通孔的两个孔板，所述孔板位于所述空腔内且与所述空腔的内壁固定连接；
所述三维电极固定于同一所述空腔内相对设置的两个所述孔板之间。
进一步地，所述进水管道和所述出水管道相对设置，且均与所述空腔在垂直于所述孔板的方向上进行连通。
进一步地，还包括用于紧固所述电容去离子装置的固定组件；
所述固定组件包括：分别位于所述腔室机构的本体、所述硅胶垫片、所述阳离子交换膜上的固定孔，以及贯穿多个所述固定孔的固定安装件。
本发明还提供了一种电容去离子方法，包括步骤：
S01，将如权利要求1-9任意一项所述的电容去离子装置中的所述腔室机构分为依次间隔排列的第一腔室机构和第二腔室机构；
S02，向所述第一腔室机构的集流体提供第一电流，向所述第二腔室机构的集流体提供第二电流，所述第一腔室机构的所述进水管道和所述出水管道与第一容器连通，所述第二腔室机构的所述进水管道和所述出水管道与第二容器连通，其中所述第一电流与所述第二电流方向相反；
S03，在反应预设时长后，向所述第一腔室机构的集流体提供所述第二电流，向所述第二腔室机构的集流体提供所述第一电流，所述第一腔室机构的所述进水管道和所述出水管道与所述第二容器连通，所述第二腔室机构的所述进水管道和所述出水管道与所述第一容器连通；
S04，在反应预设时长后，重复所述步骤S02-S03。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明能持续进行大规模的浓缩和净化，且处理量大、效率高；通过每两个相邻的腔室机构之间组成一个完整的摇椅型电极装置，可以构成能同时进行浓缩和净化的独立的RCDI单元；通过采用多单元堆叠替代传统单单元摇椅型电极，以形成多个相应的RCDI单元，使得本装置可以规模化搭建，并且可以实现装置的简易和可控化扩展；另外，本装置在能够对溶液进行浓缩和净化的同时，也实现了材料和装置的规模化使用，具有对废水进行大规模处理的能力，其中，通过将三维电极引入腔室机构的空腔内，更实现了电极材料的规模化使用；
此外，在本发明中，通过采用Ag@C三维电极，并将制备得到的Ag@C三维电极用于所述电容去离子装置，既能保留本发明中装置改进所带来的优势，又能利用材质优势，充分发挥Ag@C三维电极对离子的吸附性能，且本发明在制备Ag@C三维电极的材料时采用黑曲霉进反应，利用了黑曲霉丝状材料的特性，能够进一步能够扩大对离子的吸附空间，增加处理效率；通过搭配适用于所述电容去离子装置的方法，能够使其得到较优的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明中包含两个腔室机构的电容去离子装置的结构示意图；
图2为本发明中包含三个腔室机构的电容去离子装置的结构示意图；
图3为本发明中终端腔室机构的结构示意图；
图4为本发明中终端腔室机构的结构示意图(不包括三维电极)；
图5为本发明中中间腔室机构的结构示意图；
图6为本发明中中间腔室机构的结构示意图(不包括三维电极)；
图7为本发明中硅胶垫片的结构示意图；
图8为本发明中包含四个腔室机构的电容去离子装置的结构示意图；
图9为实施例1所制备的Ag@C三维电极材料的SEM及EDS-mapping图。
附图标号说明：腔室机构1，本体11、进水管道111、出水管道112、空腔12、密封板13、固定部14、孔板141、三维电极15、集流体16、硅胶垫片2、连通口21、阳离子交换膜3、固定孔4。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1-图9所示，本发明提供了一种堆叠式三维摇椅型电容去离子装置，包括沿堆叠方向依次设置的多个腔室机构1，其中，所述多个腔室机构1是指至少为两个。
所述腔室机构1包括本体11、开设在所述本体11上且沿所述堆叠方向贯穿所述本体11的空腔12、以及容纳于所述空腔12内的三维电极15，所述三维电极15用于规模化地完成对离子的浓缩和净化，所述空腔12的内壁上凸伸有用于固定所述三维电极15的固定部14，以将所述三维电极15固定在相应的所述空腔12内；所述空腔12的内壁上凸伸有用于固定所述三维电极15的固定部14，所述固定部14可以是具有固定作用的板体、也可以是分散的条状体，其主要作用是将所述三维电极15固定在所述空腔12内。
需特别注意的是，位于所述堆叠方向的两端的所述空腔12的自由端面上需设置有密封板13，从而使得所述电容去离子装置沿堆叠方向的两端为密封状态，保证装置的正常运行，所述自由端面是指沿所述堆叠方向靠近外界的端面；而位于所述电容去离子装置内的所述腔室机构1的所述空腔12的两侧可以不设置所述密封板13，以保证两侧的流通性。
为便于进行区分，位于所述堆叠方向两端的所述腔室机构1可以称为终端腔室机构，而位于内部的所述腔室机构1可以称为中间腔室机构。
应当知道的是，相邻的所述腔室机构1中，至少一个所述腔室机构1中的所述三维电极15为块状的Ag@C三维电极，以实现对离子的吸附；且当相邻的所述腔室机构1中，一个设置有普通电极、一个设置有Ag@C三维电极时，依然能完成对离子的吸附/再生。
相邻的两个所述腔室机构1之间设置有阳离子交换膜3，仅供阳离子通过，以使得所述电容去离子装置在进行浓缩和净化时，避免负离子被吸至另一侧的所述空腔12内；每个所述腔室机构1上还设有与所述三维电极15电连接的集流体16，所述集流体16伸出于所述本体11的外部，所述本体11上还设有与所述空腔12连通的进水管道111和出水管道112，时每个所述腔室机构1均具有独立的水路系统。
此外，为了实现本装置的持续浓缩净化，所述三维电极15通过所述集流体16与电源连接，相邻的两个所述三维电极15连接的电流方向相反(即正电和负电)，且所述电源按照预设周期切换每个所述三维电极15上的电流方向；
所述电容去离子装置还连接有第一容器和第二容器，其中连接有第一电流方向的所述三维电极15对应的腔室机构1始终与所述第一容器连通，连接有第二电流方向的所述三维电极15对应的腔室机构1始终与所述第二容器连通。
上述实施方式的具体工作方式可以为：相邻的两个腔室机构1分别通过所述各自的集流体16通正电和负电，然后借助其他动力机构将待处理的溶液通过各自的所述进水管道111输送至各自的所述空腔12内，以形成至少一个独立的RCDI单元(摇椅型电容去离子单元)，并通过所述腔室机构1上的所述出水管道将处理后的溶液分别输送至相应的容器中。在处理一段时间后，将各所述集流体16上的正负电进行互换，且同时将盛放相应容液的容器同步进行互换，以此实现对不同容器中待处理溶液的持续浓缩和净化。
以对NaCl溶液的处理为例，相邻两个腔室机构1中的三维电极15分别为普通电极和能吸附负离子的块状Ag@C三维电极(Ag@C复合材料电极)，其中，所述普通电极为三维块状的碳材料电极；
分别向各空腔12内输送NaCl溶液，首先，将所述碳材料电极通负电，并将所述Ag@C三维电极通正电，Ag和Cl-反应生成AgCl，所以Cl-会存储于材料中，达到对Cl-的吸附，另外Na+会在静电吸引的作用下，穿过所述阳离子交换膜3，进入另一带负电的腔室。
之后反接电场，Ag@C三维电极通负电，AgCl转变为Ag，Cl-释放，Na+由于静电吸引作用，向负极迁移，从而在负极腔室达到离子浓度的上升(即浓缩)作用；在这一腔室浓缩的同时，另一个腔室中的离子浓度降低(即净化)，如此循环的进行，以达到持续浓缩和净化的效果。
需注意的是，每次变换正负电时，为达到持续浓缩和净化的目的，还需同步将进行浓缩和净化的且装有溶液的容器进行互换；为了便于操作，可以将进行浓缩的溶液统一装在同一容器中，并将进行净化的溶液也统一装在另一容器中，并通过主管和分管与各所述空腔12分别连通，每次只需变化主管的位置或溶液的流向即可达到互换的目的。
另外，当相邻两个所述腔室机构1中的所述三维电极15均为块状的Ag@C三维电极时，所述浓缩净化和吸附再生的效果会更佳。
作为进一步的说明，为了得到能够提高所述电容去离子装置吸附性能的电极材料，所述Ag@C三维电极的材料的制备方法包括步骤：
S1，将黑曲霉和水按1-5g：50ml的固液比混合，得黑曲霉溶液；
S2，向所述黑曲霉溶液中依次加入1-3g间苯二胺和0.5-5g过硫酸铵进行反应，并在反应1-8h后抽虑成型，然后对所述抽滤后获得的物质进行冷冻干燥，得聚间苯二胺@黑曲霉复合材料；
S3，将所述聚间苯二胺@黑曲霉复合材料置于500-3000ppm的AgNO3溶液中静置，然后依次进行烘干处理和400-1000℃的碳化处理，得所述Ag@C三维电极的材料。其中，所述静置的时间可以为24h，所述烘干处理的温度可以为60℃。
作为上述各实施方式的一种选择，所述腔室机构1的个数可以为至少三个，也可以只为3个。
需注意的是，相邻的所述腔室机构1中的所述三维电极15可以仅有一个为块状的Ag@C三维电极，其余的所述三维电极为三维块状碳材料电极。此外，相邻的所述腔室机构1中的所述三维电极15也可以均为块状的Ag@C三维电极。
为扩大待处理溶液的反应空间，并增大其流动性，所述阳离子交换膜3和相邻的所述腔室机构1之间设有硅胶垫片2，所述硅胶垫片2上开设有与所述空腔12对应的连通口21，一是所述待处理溶液能在所述空腔12和所述阳离子交换膜3之间流动。
为了更好的安装，以及确保浓缩和净化的效率，所述硅胶垫片2的所述连通口21的面积以及所述阳离子交换膜3的面积，均不小于所述空腔12在垂直于所述堆叠方向的平面上的投影面积。
具体地，作为对所述固定部14的进一步说明，所述固定部14包括相对设置的、且带有多个连通孔的两个孔板141，使溶液均匀分布在整个反应腔室中，所述孔板141位于所述空腔12内且与所述空腔12的内壁固定连接；在此基础上，所述三维电极15固定于同一所述空腔12内上下相对设置的两个所述孔板141之间，以便于反应的进行。
为了扩大溶液的流动轨迹，所述进水管道111和所述出水管道112相对设置，且均与所述空腔12在垂直于所述孔板141的方向上进行连通。
为提高所述电容去离子装置的密闭性，其还包括用于紧固所述电容去离子装置的固定组件；所述固定组件包括：分别位于所述腔室机构1的本体11、所述硅胶垫片2、所述阳离子交换膜3上的固定孔4，以及贯穿多个所述固定孔4的固定安装件。
作为使所述所述电容去离子装置得到较好的应用，本发明还提供了一种电容去离子方法，包括步骤：
S01，将如权利要求1-9任意一项所述的电容去离子装置中的所述腔室机构1分为依次间隔排列的第一腔室机构和第二腔室机构；
S02，向所述第一腔室机构的集流体16提供第一电流，向所述第二腔室机构的集流体16提供第二电流，所述第一腔室机构的所述进水管道111和所述出水管道112与第一容器连通，所述第二腔室机构的所述进水管道111和所述出水管道112与第二容器连通，其中所述第一电流与所述第二电流方向相反；需注意的是，所述第一容器和所述第二容器中应当是均默认装有待处理液。
S03，在反应预设时长后，向所述第一腔室机构的集流体16提供所述第二电流，向所述第二腔室机构的集流体16提供所述第一电流，所述第一腔室机构的所述进水管道111和所述出水管道112与所述第二容器连通，所述第二腔室机构的所述进水管道111和所述出水管道112与所述第一容器连通；
S04，在反应预设时长后，重复所述步骤S02-S03。
在上述各实施方式的基础上，为了便于本领域技术人员理解，现举例说明，具体如下：
实施例1
Ag@C三维电极的材料制备：将3g黑曲霉放置于100mL烧杯中，加入50mL去离子水，之后加入2g间苯二胺，再加入2.202g过硫酸铵，反应3h后抽虑抽虑成型，冷冻干燥后，将所得的聚间苯二胺@黑曲霉复合材料置于2000ppm的AgNO3溶液中静置24h，60℃烘干后800℃碳化，得Ag@C三维电极的材料。
制备得到的Ag@C三维电极材料的内部结构和元素分布情况可参照图9(由彩图转换而来)进行理解，可以看出，其内部成丝状结构，且具有供离子吸附的较大的空隙；另外，Ag@C三维电极材料元素分布的具体数值如下所示：
Figure BDA0003040544520000091
Figure BDA0003040544520000101
实施例2
如图1、图3、图4和图7所示，一种堆叠式三维摇椅型电容去离子装置，该装置包括主体和配件，主体包括腔室机构1，阳离子交换膜3，集流体16，硅胶垫片2。
其中，腔室机构1又包括位于堆叠方向两端的两个终端腔室机构。另外，上述配件主要是固定安装件，包括硅胶管，螺杆。
在左侧终端腔室机构的右侧面设置硅胶垫片2，在右侧终端腔室机构的左侧面设置硅胶垫片2，在两片硅胶垫片2之间设置商用阳离子交换膜3；其中，各终端腔室机构，各硅胶垫片2及阳离子交换膜3的大小相同，外边缘平齐。
各终端腔室机构，各硅胶垫片2及阳离子交换膜3的两侧均匀分布6个螺孔，利用螺杆可将它们锁紧固定，从而在左、右终端腔室机构形成密闭空间。
此外，将三维电极15材料放置于左、右终端腔室机构的上下两个孔板141之间，分别与集流体16和集流体16紧密结合，需注意的是，集流体16要向外延伸，相邻的所述腔室机构1中，至少一个所述腔室机构1中的所述三维电极15为三维块状的Ag@C三维电极。
在进行离子的吸附/再生时，溶液由位于下方的进水管道进入终端腔室机构内的空腔12内，由位于上方的出水管道从空腔12内排出，因此溶液能够自下而上流经空腔12，使本装置形成两个单独的水流回路；并且，还可以利用固定三维电极15的孔板141，使溶液均匀分布在整个反应腔室内，其中，所述孔板141主要能够固定住三维电极15，还会使得三维电极15不会和空腔12的内壁完全接触，从而便于溶液的流动。
实施例3
如图2-图8所示，在实施例1的基础上，上述电容去离子装置的内部还设置了若干腔室机构1，位于内部的腔室机构1可以表示为中间腔室机构，需注意的是，终端腔室机构靠近外侧的自由端具有密封板13，使得终端腔室机构内的空腔12只有一侧开口，而中间腔室机构的空腔12沿堆叠方向左右贯穿连通，具有两侧的开口。
中间腔室机构均匀分布在左侧终端腔室机构和右侧终端腔室机构之间，各中间腔室机构之间有商用阳离子交换膜3和硅胶垫片2分隔，形成多个密闭空间，每两个空腔12之间形成一个独立的处理单元，单元数量可以无限扩展。
作为两者不同的实施方式，如图2所示，电容去离子装置可以只具有1个中间腔室机构；如图8所示，电容去离子装置中可以具有多个中间腔室机构。
此外，三维电极15材料放置于各终端腔室机构、以及各中间腔室机构的上下两个孔板141之间，分别与各集流体16紧密结合，需注意的是，集流体16要向外延伸。
各终端腔室机构，各中间腔室机构、各硅胶垫片2及阳离子交换膜3的大小相同，外边缘平齐。各终端腔室机构，各中间腔室机构，各硅胶垫片2及阳离子交换膜3的两侧均匀分布6个螺孔，利用螺杆可将它们锁紧固定，从而形成密闭的空间。
在进行离子的吸附/再生时，溶液由位于下方的各腔室机构1的进水管道分别进入个腔室机构1的空腔12内，由位于上方的出水管道从空腔12内排出，因此溶液能够自下而上流经空腔12，使本装置形成多个单独的水流回路；并且，还可以利用固定三维电极15的孔板141，使溶液均匀分布在整个反应腔室内，其中，所述孔板141能够固定住三维电极15，还会使得三维电极15不会和空腔12的内壁完全接触，从而便于溶液的流动。
实施例4
以具有两个终端腔室机构和一个中间腔室机构的上述电容去离子装置为例，其具体组成为终端腔室机构-硅胶垫片2-阳离子交换膜3-硅胶垫片2-中间腔室机构-硅胶垫片2-阳离子交换膜3-硅胶垫片2-终端腔室机构。
左、右两侧终端腔室机构放置的电极材料为三维块状碳材料电极(普通电极)，中间腔室机构放置的电极材料为块状的Ag@C三维电极(即能够将Cl-吸附住的Ag@C三维电极)。
将其应用于处理含NaCl模拟废水，各空腔12组成自下而上的独立的水流回路，将左、右两侧终端腔室机构的进水管道和出水管道置于100mL浓度为1000ppm的Cl-溶液中(a溶液)，将中间腔室机构的进水管道和出水管道置于100mL浓度为1000ppm的Cl-溶液中(b溶液)。
左、右两侧终端腔室机构通过集流体16通负电，中间腔室机构通过集流体16通正电，电压为1.5V，进水流速均为5mL/min，处理时间为2h。
在处理2h之后，左、右两侧终端腔室机构通过集流体16通正电，中间腔室机构通过集流体16通负电，电压为1.5V，同时将a和b溶液的位置互换。
在4小时后(1次吸附/再生循环)，a溶液Cl-浓度为1243.2ppm，b溶液Cl-浓度为754.8ppm，表明该装置能实现吸附/再生连续化操作，且在多单元堆叠的情况下，能达到较大的废水处理量和较好的去除效果。
本发明的上述技术方案中，以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种堆叠式三维摇椅型电容去离子装置，其特征在于，包括沿堆叠方向依次设置的多个腔室机构，所述腔室机构包括本体、开设在所述本体上且沿所述堆叠方向贯穿所述本体的空腔、以及容纳于所述空腔内的三维电极，所述空腔的内壁上凸伸有用于固定所述三维电极的固定部；
其中，位于所述堆叠方向两端的所述空腔的自由端面上设置有密封板；
相邻的所述腔室机构中，至少一个所述腔室机构中的所述三维电极为块状的Ag@C三维电极，所述Ag@C三维电极的内部成丝状结构，且具有供离子吸附的空隙；
相邻的两个所述腔室机构之间设置有阳离子交换膜；每个所述腔室机构上还设有与所述三维电极电连接的集流体，所述集流体伸出于所述本体的外部，所述本体上还设有与所述空腔连通的进水管道和出水管道；
其中，所述三维电极通过所述集流体与电源连接，相邻的两个所述三维电极连接的电流方向相反，且所述电源按照预设周期切换每个所述三维电极上的电流方向；
所述电容去离子装置还连接有第一容器和第二容器，其中连接有第一电流方向的所述三维电极对应的腔室机构始终与所述第一容器连通，连接有第二电流方向的所述三维电极对应的腔室机构始终与所述第二容器连通。
2.根据权利要求1所述的电容去离子装置，其特征在于，所述Ag@C三维电极的材料的制备方法包括步骤：
S1，将黑曲霉和水按1-5g：50ml的固液比混合，得黑曲霉溶液；
S2，向所述黑曲霉溶液中依次加入1-3g间苯二胺和0.5-5g过硫酸铵进行反应，并在反应1-8h后抽滤 成型，对所述抽滤后获得的物质进行冷冻干燥，得聚间苯二胺@黑曲霉复合材料；
S3，将所述聚间苯二胺@黑曲霉复合材料置于500-3000ppm的AgNO3溶液中静置，然后依次进行烘干处理和400-1000℃的碳化处理，得所述Ag@C三维电极的材料。
3.根据权利要求2所述的电容去离子装置，其特征在于，所述腔室机构的个数为三个。
4.根据权利要求3所述的电容去离子装置，其特征在于，相邻的所述腔室机构中的所述三维电极仅有一个为所述块状的Ag@C三维电极，其余的所述三维电极为三维块状碳材料电极。
5.根据权利要求2所述的电容去离子装置，其特征在于，相邻的所述腔室机构中的所述三维电极均为所述块状的Ag@C三维电极。
6.根据权利要求2所述的电容去离子装置，其特征在于，所述阳离子交换膜和相邻的所述腔室机构之间设有硅胶垫片，所述硅胶垫片上开设有与所述空腔对应的连通口；
所述硅胶垫片的所述连通口的面积以及所述阳离子交换膜的面积，均不小于所述空腔在垂直于所述堆叠方向的平面上的投影面积。
7.根据权利要求2所述的电容去离子装置，其特征在于，所述固定部包括相对设置的、且带有多个连通孔的两个孔板，所述孔板位于所述空腔内且与所述空腔的内壁固定连接；
所述三维电极固定于同一所述空腔内相对设置的两个所述孔板之间。
8.根据权利要求7所述的电容去离子装置，其特征在于，所述进水管道和所述出水管道相对设置，且均与所述空腔在垂直于所述孔板的方向上进行连通。
9.根据权利要求6所述的电容去离子装置，其特征在于，还包括用于紧固所述电容去离子装置的固定组件；
所述固定组件包括：分别位于所述腔室机构的本体、所述硅胶垫片、所述阳离子交换膜上的固定孔，以及贯穿多个所述固定孔的固定安装件。
10.一种电容去离子方法，其特征在于，包括步骤：
S01，将如权利要求1-9任意一项所述的电容去离子装置中的所述腔室机构分为依次间隔排列的第一腔室机构和第二腔室机构；
S02，向所述第一腔室机构的集流体提供第一电流，向所述第二腔室机构的集流体提供第二电流，所述第一腔室机构的所述进水管道和所述出水管道与第一容器连通，所述第二腔室机构的所述进水管道和所述出水管道与第二容器连通，其中所述第一电流与所述第二电流方向相反；
S03，在反应预设时长后，向所述第一腔室机构的集流体提供所述第二电流，向所述第二腔室机构的集流体提供所述第一电流，所述第一腔室机构的所述进水管道和所述出水管道与所述第二容器连通，所述第二腔室机构的所述进水管道和所述出水管道与所述第一容器连通；
S04，在反应预设时长后，重复所述步骤S02-S03。
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