本發(fā)明涉及廢水深度處理，具體涉及一種選擇性去除水中硝酸根的電容去離子裝置。

背景技術(shù)：

1、電容去離子技術(shù)(cdi)是一種新興的水處理技術(shù)，工作時對其正負極施加低電壓(1.2v),通過電極板之間的電場力作用使水中的帶電離子向兩極遷移，從而被去除。電極再生時將兩極板短接或者反接，被吸附到電極上的帶電離子在電場力的作用下重新釋放到溶液中，電極板得以再生，同時得到更高濃度的解吸液。cdi技術(shù)在海水淡化、水質(zhì)凈化等領(lǐng)域被廣泛研究。在水體硝酸鹽的去除方面正逐步發(fā)展，相比于生物法、物理吸附法等技術(shù)方法，cdi具有高效低能耗的優(yōu)點；同時可以避免生物法脫氮過程中額外添加碳源，更加環(huán)保；相比于反滲透膜技術(shù)等，cdi在實現(xiàn)離子的選擇性去除方面具有更大的潛力。

2、cdi技術(shù)主要包括竹基活性炭的制備、電容去離子裝置，對于竹基活性炭的制備，現(xiàn)有的竹基活性炭制備工藝比較繁雜，制備成本高，而且，現(xiàn)有的電容去離子裝置對硝酸根離子的選擇性吸附能力較差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種選擇性去除水中硝酸根的電容去離子裝置，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。

2、一種選擇性去除水中硝酸根的電容去離子裝置，包括裝置外框和電極板固定框，所述裝置外框的各側(cè)面通過蓋板封口，還包括活性電極板、導(dǎo)電銅片和電極連接器；裝置外框的底部蓋板上固接有排水底閥，所述活性電極板通過電極板固定框固定在裝置外框中，活性電極板的左右兩端與裝置外框左右兩側(cè)的蓋板抵接，活性電極板包括交替設(shè)置的陽極板和陰極板，相鄰兩個活性電極板之間形成處理腔室，陽極板用于吸附硝酸根離子，所述導(dǎo)電銅片位于活性電極板的上方，導(dǎo)電銅片設(shè)有兩個，左右兩側(cè)的導(dǎo)電銅片分別通過電極連接器與陽極板以及陰極板電性連接，左右兩個導(dǎo)電銅片分別與外部電源的陽極以及陰極電性連接，活性電極板的左右兩側(cè)固接有布水條，左右兩側(cè)的布水條分別連接有進水口和出水口。

3、優(yōu)選的，所述活性電極板由集流體制作，所述集流體由石墨紙或石墨板制成，所述集流體的外部涂覆有活性材料。

4、優(yōu)選的，所述陽極板外部涂覆的活性材料為竹基活性炭，所述陰極板外部涂覆的活性材料為椰殼活性炭

5、優(yōu)選的，所述活性材料的制備原料按重量份數(shù)包括：1～4份粘接劑、n，n-二甲基甲酰胺、1～4份乙炔黑、以及4～40份活性材料；活性材料的涂覆步驟如下：將粘接劑溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，制得粘接劑溶液，粘接劑與n,n-二甲基甲酰胺的固液比為20～40g/ml，向所述粘接劑溶液中加入乙炔黑和活性材料，制成漿料；將漿料涂覆在集流體正反兩面。

6、優(yōu)選的，所述竹基活性炭的制備方法包括以下步驟：

7、s1，將竹片清洗干凈后烘干；

8、s2，將烘干后的竹片浸漬于koh溶液中，進行水浴加熱；

9、s3，浸漬后的竹片在600～900℃進行炭化活化，制成竹基活性炭。

10、優(yōu)選的，所述步驟s2中，koh溶液的溶質(zhì)質(zhì)量與竹片質(zhì)量比為0.3～10。

11、優(yōu)選的，所述步驟s3中，竹片炭化活化過程中交替通入n2和co2。

12、優(yōu)選的，所述椰殼活性炭為在80～100℃水中煮制3～5h后形成的去除雜質(zhì)的椰殼活性炭。

13、優(yōu)選的，左側(cè)所述布水條位于下部，右側(cè)的布水條位于上部。

14、本發(fā)明的有益效果如下：

15、1、簡化了材料的制備工藝，降低了材料制備所需的成本，減少了資源浪費的同時實現(xiàn)高效選擇性去除硝酸根的電極材料的制備，竹基活性炭具有較高的比表面積、比電容和微孔占比。

16、2、可以實現(xiàn)硝酸根的高效吸附。由于陽極活性材料具有較高的比表面積和合適的孔徑分布，展現(xiàn)出出色的硝酸根吸附容量。配置多張陽極板和陰極板，形成多個處理腔室，對硝酸根的去除率較高。

17、3、可實現(xiàn)硝酸根的選擇性吸附。對氯離子和硫酸根的選擇系數(shù)高，極大地提高了對硝酸根的去除效率。

技術(shù)特征：

1.一種選擇性去除水中硝酸根的電容去離子裝置，包括裝置外框(1)和電極板固定框(3)，所述裝置外框(1)的各側(cè)面通過蓋板封口，其特征在于，還包括活性電極板(2)、導(dǎo)電銅片(4)和電極連接器(5)；裝置外框(1)的底部蓋板上固接有排水底閥(6)，所述活性電極板(2)通過電極板固定框(3)固定在裝置外框(1)中，活性電極板(2)的左右兩端與裝置外框(1)左右兩側(cè)的蓋板抵接，活性電極板(2)包括交替設(shè)置的陽極板(21)和陰極板(22)，相鄰兩個活性電極板(2)之間形成處理腔室(7)，陽極板(21)用于吸附硝酸根離子，所述導(dǎo)電銅片(4)位于活性電極板(2)的上方，導(dǎo)電銅片(4)設(shè)有兩個，左右兩側(cè)的導(dǎo)電銅片(4)分別通過電極連接器(5)與陽極板(21)以及陰極板(22)電性連接，左右兩個導(dǎo)電銅片(4)分別與外部電源的陽極以及陰極電性連接，活性電極板(2)的左右兩側(cè)固接有布水條(8)，左右兩側(cè)的布水條(8)分別連接有進水口(9)和出水口(10)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種選擇性去除水中硝酸根的電容去離子裝置，其特征在于，所述活性電極板(2)由集流體制作，所述集流體由石墨紙或石墨板制成，所述集流體的外部涂覆有活性材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種選擇性去除水中硝酸根的電容去離子裝置，其特征在于，所述陽極板(21)外部涂覆的活性材料為竹基活性炭，所述陰極板(22)外部涂覆的活性材料為椰殼活性炭。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種選擇性去除水中硝酸根的電容去離子裝置，其特征在于，所述活性材料的制備原料按重量份數(shù)包括：1～4份粘接劑、n，n-二甲基甲酰胺、1～4份乙炔黑、以及4～40份活性材料；活性材料的涂覆步驟如下：將粘接劑溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，制得粘接劑溶液，粘接劑與n,n-二甲基甲酰胺的固液比為20～40g/ml，向所述粘接劑溶液中加入乙炔黑和活性材料，制成漿料；將漿料涂覆在集流體正反兩面。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種選擇性去除水中硝酸根的電容去離子裝置，其特征在于，所述竹基活性炭的制備方法包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種選擇性去除水中硝酸根的電容去離子裝置，其特征在于，所述步驟s2中，koh溶液的溶質(zhì)質(zhì)量與竹片質(zhì)量比為0.3～10。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種選擇性去除水中硝酸根的電容去離子裝置，其特征在于，所述步驟s3中，竹片炭化活化過程中交替通入n2和co2。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種選擇性去除水中硝酸根的電容去離子裝置，其特征在于，所述椰殼活性炭為在80～100℃水中煮制3～5h后形成的去除雜質(zhì)的椰殼活性炭。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種選擇性去除水中硝酸根的電容去離子裝置，其特征在于，左側(cè)所述布水條(8)位于下部，右側(cè)的布水條(8)位于上部。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公布了一種選擇性去除水中硝酸根的電容去離子裝置，包括裝置外框和電極板固定框，裝置外框由蓋板封口，還包括活性電極板、導(dǎo)電銅片和電極連接器，活性電極板包括交替設(shè)置的陽極板和陰極板，相鄰兩個活性電極板之間形成處理腔室，活性電極板包括集流體和集流體外部涂覆的活性材料，陽極板上涂覆的活性材料為竹基活性炭，陰極板上涂覆的活性材料為椰殼活性炭。本發(fā)明的有益效果如下：簡化了材料的制備工藝，降低了材料制備所需的成本，減少了資源的浪費的同時實現(xiàn)高效選擇性去除硝酸根的電極材料的制備?？梢詫崿F(xiàn)硝酸根的高效吸附?？蓪崿F(xiàn)硝酸根的選擇性吸附。對氯離子和硫酸根的選擇系數(shù)高，極大地提高了對硝酸根的去除效率。

技術(shù)研發(fā)人員：陳文清,肖偉龍,楊秋林,王薈,蒲夢晗,黎人鋮,高銘,宋翔,繆璐薇,孔豪,嚴鵬,錢媛,趙栗笠,黃家森
受保護的技術(shù)使用者：四川大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30