本发明涉及水处理,尤其涉及一种电容去离子负极、正极及其处理方法和电容去离子器件。
背景技术:
1、居民家用净水设备多以ro膜为主,ro膜无选择性,脱盐率在90%以上。随着人们对健康生活的需求,具有保留矿物质功能的净水机是一种新的趋势。电化学去离子技术可以有效实现脱盐率可调。
2、然而,多数电化学方案结构中都需要离子交换膜,例如电渗析技术及膜电容去离子技术,离子交换膜具有较高的成本且长时间工作后易滋生细菌,不利于普通用户家庭使用。而不含离子交换膜的电容去离子技术具有较低的脱盐率,不能同时满足用户家庭对矿物质水和纯净水的需求。因此开发一种具有高吸附量的电容去离子模块电极,提高装置脱盐率,可以有效推动电容去离子技术在普通用户家庭的应用及推广。
技术实现思路
1、本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种电容去离子负极、正极及其处理方法和电容去离子器件。
2、本发明的第一个方面,本发明提出了一种电容去离子负极的处理方法。根据本发明的实施例,该方法包括:
3、将电容去离子极片与第一溶液接触发生反应,所述第一溶液包括硫酸溶液和/或硫酸铵溶液。
4、根据本发明上述实施例的电容去离子负极的处理方法,将电容去离子极片与第一溶液接触发生反应,第一溶液包括硫酸溶液和/或硫酸铵溶液。发明人发现,用硫酸溶液和/或硫酸铵溶液处理电容去离子极片,具有强氧化性的第一溶液可以将极片活性材料层中的碳材料(活性炭)表面基团氧化为-cooh,也可以将极片活性材料层中的粘结剂的-oh氧化为-cooh,或者氧化形成其他的一些活性基团,从而显著提高电极的离子吸附性能,且反应后会在极片的活性材料层中接枝磺酸基,同时在第一溶液的作用下,极片的表面可能也会发生一些微观变化,磺酸基的接枝以及结构的微观变化均可以提升对离子的选择性吸附,从而显著提高离子吸附量。由此,该处理方法工艺简单,不需要昂贵设备投入,采用的试剂便宜易得,成本低,对市售或成品极片采用该处理方法,可以显著提高极片的离子吸附量,提高离子去除效率,为提高电容去离子器件性能提供了新思路。
5、另外,根据本发明上述实施例的电容去离子负极的处理方法还具有如下技术特征:
6、在本发明的一些实施例中,所述第一溶液的质量浓度为0.1%~50%。
7、在本发明的一些实施例中,所述第一溶液的质量浓度为1%~20%。
8、在本发明的一些实施例中,所述第一溶液在所述电容去离子极片上的施加量为3mg/cm2~10mg/cm2。
9、在本发明的一些实施例中,所述接触方式包括浸泡、刮涂、旋涂、浸涂或喷涂。
10、在本发明的一些实施例中,将所述电容去离子极片与所述第一溶液接触发生反应的温度为0℃~200℃,时间为0.5h~100h。
11、在本发明的一些实施例中,将所述电容去离子极片与所述第一溶液接触发生反应的温度为40℃~100℃,时间为0.5h~2h。
12、本发明的第二个方面,本发明人提出了一种电容去离子负极。根据本发明的实施例,该电容去离子负极采用上述方法处理得到。由此,该电容去离子负极具有大的离子吸附量,离子去除效率高。
13、本发明的第三个方面,本发明提出了一种电容去离子正极的处理方法。根据本发明的实施例,该方法包括:
14、将电容去离子极片与第二溶液接触发生反应,所述第二溶液包括氨水和/或多乙烯多胺水溶液。
15、根据本发明上述实施例的电容去离子正极的处理方法,将电容去离子极片与第二溶液接触发生反应,第二溶液包括氨水和/或多乙烯多胺水溶液。发明人发现,采用第二溶液处理电容去离子极片,一方面,在氨水作用下或多乙烯多胺失水过程中,氨基可能接枝到电极活性材料层中的碳材料(活性炭)中,从而使电极对阴离子具有高的选择性,提高吸附量;另一方面,氨基或铵离子吸附在极片活性材料层表面,在电极表面形成正电荷,排斥阳离子,对阴离子具有吸附作用。或者在氨水或多乙烯多胺的作用下,极片的表面可能也会发生一些微观变化,这些微观变化也会提高电极的吸附作用。由此,该处理方法工艺简单,不需要昂贵设备投入,采用的试剂便宜易得,成本低,对市售或成品极片采用该处理方法,可以显著提高极片的离子吸附量,提高离子去除效率,为提高电容去离子器件性能提供了新思路。
16、另外,根据本发明上述实施例的电容去离子正极的处理方法还具有如下技术特征:
17、在本发明的一些实施例中,所述氨水的质量浓度为0.1%~28%。
18、在本发明的一些实施例中,所述多乙烯多胺水溶液的质量浓度不小于90%。
19、在本发明的一些实施例中,所述接触方式包括浸泡、刮涂、旋涂、浸涂或喷涂。
20、在本发明的一些实施例中,将所述电容去离子极片与所述第二溶液接触发生反应的温度为20℃~150℃,时间为0.5h~100h,压力为0.1mpa~5mpa。
21、在本发明的一些实施例中,将所述电容去离子极片与所述第二溶液接触发生反应的温度为80℃~150℃,时间为0.5h~8h,压力为0.1mpa~0.2mpa。
22、本发明的第四个方面,本发明提出了一种电容去离子正极。根据本发明的实施例,该电容去离子正极采用上述方法处理得到。由此,该电容去离子正极具有大的离子吸附量,离子去除效率高。
23、本发明的第五个方面,本发明提出了一种电容去离子器件。根据本发明的实施例,该电容去离子器件包括上述电容去离子正极和/或上述电容去离子负极。由此,该电容去离子器件具有大的吸附容量,离子去除效率高,适合作为居民家用净水设备。
1.一种电容去离子负极的处理方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述第一溶液的质量浓度为0.1%~50%,优选1%~20%。
3.根据权利要求1或2所述方法,其特征在于,所述第一溶液在所述电容去离子极片上的施加量为3mg/cm2~10mg/cm2;
4.根据权利要求1或2所述方法,其特征在于,将所述电容去离子极片与所述第一溶液接触发生反应的温度为0℃~200℃,优选40℃~100℃,时间为0.5h~100h,优选0.5h~2h。
5.一种电容去离子负极,其特征在于,采用权利要求1-4中任一项所述方法处理得到。
6.一种电容去离子正极的处理方法,其特征在于,包括:
7.根据权利要求6所述方法,其特征在于,所述氨水的质量浓度为0.1%~28%;
8.根据权利要求6所述方法,其特征在于,将所述电容去离子极片与所述第二溶液接触发生反应的温度为20℃~150℃,优选80℃~150℃,时间为0.5h~100h,优选0.5h~8h,压力为0.1mpa~5mpa,优选0.1mpa~0.2mpa。
9.一种电容去离子正极,其特征在于,采用权利要求6~8中任一项所述方法处理得到。
10.一种电容去离子器件,其特征在于,包括权利要求5所述电容去离子负极和/或权利要求9所述电容去离子正极。