CN205740455U - 一种不对称流动式电极的脱盐装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种不对称流动式电极的脱盐装置，包括若干个负极腔室、阴离子交换膜、水处理腔室、阳离子交换膜和正极腔室由绝缘固定板与螺栓装配而成的脱盐水处理装置，其特点是正极腔室内设置由碳材料与二氧化锰复合的流动性阳极与负极腔室内设置由碳材料组成的流动性阴极构成不对称流动式正、负电极单元，所述流动性阳极为炭和二氧化锰的复合物与可溶性盐溶液配制的电极液；所述流动性阴极为碳与可溶性盐溶液配制的电极液。本实用新型与现有技术相比具有脱盐效率高、制备简单、稳定性好、原料利用率高等优点，运行电压可以达到1.8 V，大大提高了装置的使用寿命和安全运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及水处理技术领域，具体地说是一种不对称流动式电极的脱盐装置。
背景技术
电容去离子（Capacitive Deionization，CDI）的脱盐技术，是对于被处理的含离子溶液施加一静电场，使得离子与水得以分离，从而得到离子含量较低的水。该水处理技术采用流动式电极液作为电极时，由于能不断地供给新鲜电极材料，可以实现离子连续吸附，进而实现对高浓度含盐水的净化，这一改进的CDI技术称之为流动式电容去离子（Flowable-electrode Capacitive Deionization，FCDI）。
流动式电容去离子技术与传统的水处理技术相比较，FCDI技术具有能耗低、水利用率高、操作简单等优点。该技术可被用于如硬水软化、贵重金属富集、高纯水制备、海水淡化等领域。
现有流动式电容去离子（FCDI）技术存在的问题是：离子迁移速度较慢，以至离子无法快速从水中分离，提高运行电压是一种提高离子的迁移速度，这种方法可以提高离子吸附过程中水中的离子迁移到电极材料表面的速度，从而实现离子快速从水中分离。由于FCDI装置的正、负极一般使用同一种的活性材料（如活性炭），一旦运行电压超过1.23V，水处理腔室内的水就会分解，进而造成能耗的损失，严重的情况，甚至影响到装置使用寿命和运行安全，产生的氢气有爆炸的危险，因此，亟待发展一种提高运行电压又不会导致水分解的FCDI装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足而设计的一种不对称流动式电极的脱盐装置，采用AC/MnO2与AC组成的不对称流动式正、负电极单元，使正极的析氧电位升高，从而降低负极的析氢电位，去离子装置的运行电压可以达到1.8 V，大大提高了FCDI装置的脱盐效率，结构简单，制备方便、稳定性好，处理成本低，较好的解决了提高运行电压又不会导致水分解以及装置安全运行的技术难题，尤其适合去离子水的处理应用。
实现本实用新型的具体技术方案是：一种不对称流动式电极的脱盐装置，包括若干个负极腔室、阴离子交换膜、水处理腔室、阳离子交换膜和正极腔室由绝缘固定板与螺栓装配而成的脱盐水处理装置，其特点是正极腔室内设置由碳材料和二氧化锰复合的流动性阳极与负极腔室内设置碳材料的流动性阴极构成不对称流动式正、负电极单元，所述流动性阳极为炭材料和二氧化锰的复合物与可溶性盐溶液配制的电极液；所述流动性阴极为碳材料与可溶性盐溶液配制的电极液；所述负极腔室和水处理腔室之间设置阴离子交换膜，水处理腔室与正极腔室之间设置阳离子交换膜；所述阴离子交换膜和阳离子交换膜两侧均设有垫片分别与水处理腔室和负极腔室或正极腔室密封连接。
本实用新型与现有技术相比具有脱盐效率高、制备简单、稳定性好、原料利用率高等优点，运行电压可以达到1.8 V，大大提高了装置的使用寿命和安全运行。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型具体运用示意图。
具体实施方式
参阅附图1，本实用新型由若干个负极腔室1、阴离子交换膜3、水处理腔室4、阳离子交换膜5和正极腔室6组成，正极腔室6内设置由碳材料与二氧化锰复合的流动性阳极61与负极腔室1内设置碳材料组成的流动性阴极11构成不对称流动式正、负电极单元，所述流动性阳极61为炭材料和二氧化锰的复合物与可溶性盐溶液配制的电极液；所述流动性阴极11为碳材料与可溶性盐溶液配制的电极液。所述阳离子交换膜3设置在负极腔室1和水处理腔室4之间，其材质为高分子聚合物，既能使负极形成一个隔绝的腔室，又能使水溶液中的阳离子能顺利地通过而阴离子则被阻挡在水处理腔室4中，并确保负极腔室1和水处理腔室4之间处于绝缘状态。所述垫片2用于本装置的密封，其材质为氯丁橡胶、三元乙丙橡胶或硅胶等橡胶类和树脂类高聚物。所述水处理腔室4为含离子水溶液流经的通道，设置在阳离子交换膜3和阴离子交换膜5之间，其材质为耐盐水腐蚀的亚克力，水处理腔室4的设计即要满足水溶液充分与离子交换膜接触，还需要适宜的厚度保证合适的水压和尽可能大的电容性。所述绝缘固定板7设置在整个装置的两侧，其材质为表面做绝缘处理的金属板或塑料板，然后通过螺栓8进行紧固，既保证整个装置的密封性，又保证装置正、负极之间不会发生短路；所述阴离子交换膜3和阳离子交换膜5为均相或异相离子交换膜。
参阅附图2，本发明运行使用直流电源供电，将直流电源的正、负极分别施加在本装置两端的正极腔室6和负极腔室1，其中，负极腔室1内的流动性阳极61为AC/MnO2流动式正集流体电极，流动性阴极11为碳流动式负集流体电极。将若干个负极腔室1进管与负电极液槽12出口连接，负电极液槽12进管与若干个负极腔室1出口连接；将若干个正极腔室6进管与正电极液槽62出口连接，正电极液槽62进管与若干个正极腔室6出口连接；将原水管与若干个水处理腔室4进管连接，若干个水处理腔室4出管与脱盐水管连接。
本实用新型是这样进行脱盐的： 将含有氯化钠的原水通过与若干个水处理腔室4进管连接的管道注入各水处理腔室4，将由碳材料和二氧化锰复合物与可溶性盐溶液配制的电极液放置在正电极液槽62，由碳材料与可溶性盐溶液配制的电极液放置在负电极液槽12，并通过输送设备流经负极腔室1和正极腔室6分别形成正、负两不对称超级电容的流动性阴极11和流动性阳极61并与外部直流电源连接。接通直流电源，水处理腔室4的阴、阳离子在电场作用下分别迁移到负极腔室1和正极腔室6，并吸附在其相应的电极材料上从而实现脱盐。
以上只是对本实用新型作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本实用新型等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。
Claims (1)
1.一种不对称流动式电极的脱盐装置，包括若干个负极腔室（1）、阴离子交换膜（3）、水处理腔室（4）、阳离子交换膜（5）和正极腔室（6）由绝缘固定板（7）与螺栓（8）装配而成的脱盐水处理装置，其特征在于正极腔室（6）内设置由碳材料与二氧化锰复合的流动性阳极（61）与负极腔室（1）内设置碳材料的流动性阴极（11）构成不对称流动式正、负电极单元，所述流动性阳极（61）为炭材料和二氧化锰的复合物与可溶性盐溶液配制的电极液；所述流动性阴极（11）为碳材料与可溶性盐溶液配制的电极液；所述负极腔室（1）和水处理腔室（4）之间设置阴离子交换膜（3），水处理腔室（4）与正极腔室（6）之间设置阳离子交换膜（5）；所述阴离子交换膜（3）和阳离子交换膜（5）两侧均设有垫片（2）分别与水处理腔室（4）和负极腔室（1）或正极腔室（6）密封连接。
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