CN109384286B - 一种可连续的大面积高效自支撑脱盐薄膜电极的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可连续的大面积快速自支撑脱盐薄膜电极的制备方法,它包括以下步骤:将烘干后的高分散的混合浆料经过辊压机滚压得到高机械强度可连续的高效快速自支撑脱盐薄膜电极。本发明提供的薄膜电极制备工艺简单,成本低廉,绿色环保,无二次污染且可用于工业化的连续大面积制备。将其英语电容式去离子设备中离子吸附速率高,吸附平衡时间短,稳定性好,可重复使用,不会对其产生二次污染等优点。
Description
技术领域
本发明属于可连续的自支撑薄膜领域,具体涉及一种可连续的大面积高效自支撑脱盐薄膜电极的制备方法。
背景技术
海水及苦咸水淡化是解决全球水资源危机的重要途径,现有方法主要为蒸馏法和膜法。本专利采用新技术脱盐,降低淡化成本。电容式去离子电极技术是一种新兴的水处理技术,其原理主要是利用双电层的充放电对溶液中的带电离子进行分离的一种技术。较目前主流废水深度净化技术而言,CDI 技术主要具有:1) 能耗低;2) 电极再生过程简单;3)电极循环使用率高;4)处理水质可调范围广;5) 二次污染少,节省资源;5)原料来源广,成本低等优势。相关技术已被工信部列入《产业关键共性技术发展指南(2013 年)》,对推动再生水行业的技术进步具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于:
本发明的技术解决方案是它包括以下步骤:
(1) 将 20%~70%(wt)碳材料,与 5~40%(wt)的铁酸盐与壳聚糖活性炭经交联形成的复合材料,以及 5~10%的造孔剂与 15~30%的粘结剂在分散溶剂中混合,形成高分散性的浆料;
(2)将高分散性浆料置于磁力加热搅拌器中搅拌(30-100℃),待成粉末状后取下;
(3)将粉末经过辊压机滚压得到高机械强度可连续的高效快速自支撑脱盐薄膜电极。
本发明的优点是:提供了一种可连续的大面积高效自支撑脱盐薄膜电极的制备方法,以多孔导电碳材料为原料,确保了电极的较大的比表面积和优良的吸附性能,利用滚压工艺得到大面积的薄膜电极,从而实现了简单且连续均匀的电极制备工艺。该方法制备的绿色高效薄膜电极尺寸可控,用于电容式去离子设备中离子吸附效率高,功耗低,稳定性好,效应速度快,可重复循环使用。
附图说明
图1高效电极薄膜的宏观图
图2 高效电极薄膜的微观电镜图
图3 高效电极薄膜对于盐溶液的电吸附测试图
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案,这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。
实例1:
(1) 将 30%(wt)碳管 30%乙炔黑,与 15%(wt)的铁酸盐与壳聚糖活性炭经交联形成的复合材料,以及 5%的聚乙二醇与 10%的海藻酸钠、10%聚四氟乙烯在酒精溶剂中混合,形成高分散性的浆料;
(2)将高分散性浆料置于磁力加热搅拌器中搅拌(50℃),待成粉末状后取下;
(3)将粉末经过辊压机滚压得到高机械强度可连续的高效快速自支撑脱盐薄膜电极。
实例 2:
(1) 将 5%(wt)石墨烯 35%超级活性炭,与 40%(wt)的铁酸盐与壳聚糖活性炭经交联形成的复合材料,以及 5%的碳酸氢钠与 15%的聚四氟乙烯在乙醇溶剂中混合,形成高分散性的浆料;
(2)将高分散性浆料置于磁力加热搅拌器中搅拌(60℃),待成粉末状后取下;
(3)将粉末经过辊压机滚压得到高机械强度可连续的高效快速自支撑脱盐薄膜电极。
实例3:
(1) 将 70%(wt)碳材料,与 8%(wt)的铁酸盐与壳聚糖活性炭经交联形成的复合材料,6%碳酸氢铵以及 6%的聚乙烯醇与 10%的聚四氟乙烯,在乙醇溶剂中混合,形成高分散性的浆料;
(2)将高分散性浆料置于磁力加热搅拌器中搅拌(40℃),待成粉末状后取下;
(3)将粉末经过辊压机滚压得到高机械强度可连续的高效快速自支撑脱盐薄膜电极。
实例4:
(1) 将 40%(wt)超级活性炭 5%碳管,15%石墨烯,与 10%(wt)的铁酸盐与壳聚糖活性炭经交联形成的复合材料,以及 10%的聚乙烯醇与 15%聚四氟乙烯、5%的壳聚糖在乙醇溶剂中混合,形成高分散性的浆料;
(2)将高分散性浆料置于磁力加热搅拌器中搅拌(80℃),待成粉末状后取下;
(3)将粉末经过辊压机滚压得到高机械强度可连续的高效快速自支撑脱盐薄膜电极。
Claims (7)
1.一种可连续的大面积高效自支撑脱盐薄膜电极的制备方法,其特征在于,所述方法为将烘干后的高分散的混合浆料经过辊压机滚压得到高机械强度可连续的高效快速自支撑脱盐薄膜电极;
所述的高分散的混合浆料是由一定比例的导电碳材料、铁酸盐复合材料、造孔剂、粘结剂在溶剂中在磁力搅拌作用下混合均匀得到;
所述的导电碳材料比重为20%~70%;
所述的铁酸盐复合材料比重为5~40%;
所述的造孔剂比重为5~10%;
所述的粘结剂比重为15~30%;
所述铁酸盐复合材料为铁酸盐与壳聚糖、活性炭经交联形成的复合材料,具体复合材料的制备方法如下:
(1)将铁酸盐与活性炭分散到乙醇,水,丙酮任意一种分散溶剂中;
(2)将壳聚糖分散在2%v/v乙酸溶剂中,并与甲醛,乙二醛,戊二醛,环氧氯丙烷,京尼平中任意一种交联;
(3)将(1)和(2)的反应物混合,调节混合物的pH值为1~10;反应温度为20~200℃;反应时间为20~720分钟;
(4)待反应结束后,将反应物与溶剂磁性分离,洗涤至中性,烘干,得到铁酸盐复合材料;
其中,铁酸盐为铁氧化物,铁酸镍,铁酸钴或铁酸锌,铁酸盐占铁酸盐、壳聚糖、活性炭总比重的20~49%;
活性炭占铁酸盐、壳聚糖、活性炭总比重的20~50%;
壳聚糖占铁酸盐、壳聚糖、活性炭总比重的10~60%。
2.如权利要求1所述的一种可连续的大面积高效自支撑脱盐薄膜电极的制备方法,其特征在于,所述的导电碳材料包括石墨粉、导电炭黑、活性炭、乙炔黑、碳纳米管中一种或任意几种混合而成。
3.如权利要求1所述的一种可连续的大面积高效自支撑脱盐薄膜电极的制备方法,其特征在于,所述的造孔剂为聚乙二醇,碳酸氢铵,聚乙烯醇中的一种或几种混合而成。
4.如权利要求1所述的一种可连续的大面积高效自支撑脱盐薄膜电极的制备方法,其特征在于,所述的粘结剂为聚四氟乙烯或与其它粘结剂包括海藻酸钠、壳聚糖、羟基纤维素中的一种或几种混合。
5.如权利要求1所述的一种可连续的大面积高效自支撑脱盐薄膜电极的制备方法,其特征在于,所述的分散溶剂为乙醇。
6.如权利要求1所述的一种可连续的大面积高效自支撑脱盐薄膜电极的制备方法,其特征在于,烘干温度为30~100℃。
7.如权利要求1~6任意一项所述的一种可连续的大面积高效自支撑脱盐薄膜电极的制备方法,其特征在于,辊压机制备的可连续的高效快速自支撑脱盐薄膜电极厚度为5~50mm。
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