本發(fā)明屬于電容去離子，具體涉及一種基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置。

背景技術(shù)：

1、電容去離子(capacitive?deionzation，cdi)是一種基于電化學(xué)雙電層原理的電吸附脫鹽技術(shù)。在電場作用下，水中的陰陽離子向相反極性的電極移動，隨之被吸附在電極材料表面，從而達(dá)到去除水中的離子的目的。當(dāng)電極吸附層飽和時，只需對接或者反接電極即可將吸附的離子釋放排出，從而可以繼續(xù)工作，達(dá)到循環(huán)使用。因此，cdi技術(shù)在硬水軟化、海水淡化、重金屬鹽凈化和廢水處理等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。

2、雖然前人已經(jīng)在cdi技術(shù)的基礎(chǔ)研究的方面做了大量的工作，也取得了許多階段性研究成果，但是關(guān)于cdi的研究大多集中在小試規(guī)模，cdi系統(tǒng)的工業(yè)化放大研究比較缺乏。從工業(yè)化應(yīng)用的角度，目前多數(shù)cdi裝置由于模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、電極材料與水流接觸不充分等問題，仍存在產(chǎn)水量低、能量效率低等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型解決的技術(shù)問題在于提供一種基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，該裝置內(nèi)部采用格網(wǎng)結(jié)構(gòu)水流通道，能讓水流均勻分流在水流通道中，同時還能起到隔開電極片的作用，防止通電運(yùn)行過程中電極接觸導(dǎo)致裝置短路。

2、技術(shù)方案：為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，包括外殼和電極對結(jié)構(gòu)，外殼與電極對結(jié)構(gòu)固定連接；

4、電極對結(jié)構(gòu)包括硅膠片、第一集流體、陰極電極片、第一親水隔膜、水流通道、第二親水隔膜、第一陽極電極片、第二集流體、第二陽極電極片，并呈疊層結(jié)構(gòu)設(shè)置；

5、所述水流通道呈格網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

6、所述基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，所述水流通道由外框支撐結(jié)構(gòu)與內(nèi)部格網(wǎng)狀通道膠粘而成，材質(zhì)為聚乙烯，網(wǎng)孔目數(shù)為4-200目；所述第一集流體和第二集流體為石墨紙材質(zhì)。

7、所述基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，電極對結(jié)構(gòu)設(shè)有n對，單個裝置n＜5000，通過并聯(lián)方式聯(lián)結(jié)；多個電極對結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置為第一水流通道、第二水流通道……第n水流通道；所述外殼包括第一外殼和第二外殼，為聚丙烯隔板。

8、所述基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，第一外殼、第二外殼均與電極對結(jié)構(gòu)之間設(shè)有厚橡膠墊，n對電極對結(jié)構(gòu)呈嵌入式結(jié)構(gòu)嵌入在厚橡膠墊中。

9、所述基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，第一外殼的底部設(shè)進(jìn)水口，進(jìn)水口與進(jìn)水管相連接，第一外殼的頂部設(shè)有淡水出口，淡水出口與出水管相連接；第一外殼和第二外殼的四周設(shè)置有螺紋通孔，通過螺絲釘和螺栓固定連接；所述出水管與電導(dǎo)率檢測儀相連接。

10、所述基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，所述陰極電極片和陽極電極片的表面均覆有親水隔膜或陰陽離子交換膜。

11、所述基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，所述陰極電極片和陽極電極片的尺寸為20cm×40cm；陰極電極片與陽極電極片的間距為0.5-3mm。

12、所述基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，相同電性電極片之間通過內(nèi)部導(dǎo)電箔連接，陰極電極片上焊接有陰極極耳，陽極電極片上焊接有陽極極耳。

13、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

14、(1)本實用新型裝置采用格網(wǎng)結(jié)構(gòu)水流通道，由外框支撐結(jié)構(gòu)與內(nèi)部格網(wǎng)狀通道膠粘而成，材質(zhì)為聚乙烯，網(wǎng)孔目數(shù)為4-200目。內(nèi)部格網(wǎng)結(jié)構(gòu)通道能讓水流均勻分流在水流通道中，同時還能起到隔開電極片的作用，防止通電運(yùn)行過程中電極接觸導(dǎo)致裝置短路。

15、(2)本實用新型裝置未使用鉑，鈦等金屬材料作為集流體，而是使用整片石墨紙作為集流體，既降低了電容去離子裝置的組裝成本，同時降低整體裝置內(nèi)阻，減少能量損失。

16、(3)本實用新型離子吸附主體結(jié)構(gòu)：正負(fù)電極片，親水隔膜，水流通道等呈層層交疊結(jié)構(gòu)，兩側(cè)殼體起支撐作用并通過螺栓加固保證主體結(jié)構(gòu)緊密壓實在一起，充分保證各結(jié)構(gòu)之間的接觸，充分保證電極材料與石墨集流體的緊密接觸，使得電極材料不易脫落，延長電極使用壽命，并且裝置通電后，保證集電極和電極活性材料二者之間的接觸電阻低(＜0.1ω)。

17、(4)本裝置中的硅膠片、電極片、親水隔膜、水流通道等呈嵌入式結(jié)構(gòu)嵌入在橡膠墊外殼中，橡膠墊外殼厚度可根據(jù)電極對數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，與整個堆疊模塊(除第一外殼和第二外殼外)的總厚度保持一致，保證整個裝置密封不漏水。

18、(5)本實用新型裝置可根據(jù)實際應(yīng)用場景中需要處理的水溶液中離子的濃度和水量大小，任意擴(kuò)展電極對數(shù)量(單個裝置＜5000對)，適用于多種類型場所，以期達(dá)到預(yù)期的去離子效果。

19、(6)采用涂覆法制備電容去離子電極，能自由調(diào)節(jié)活性炭負(fù)載量，實現(xiàn)電容去離子電極高負(fù)載，提升電容去離子裝置吸附性能。

20、(7)本實用新型裝置結(jié)構(gòu)中的殼體，硅膠墊，水流通道體采用磨具注塑工藝或3d打印工藝，成型精度高，可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化批量工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，其特征在于，包括外殼和電極對結(jié)構(gòu)，外殼與電極對結(jié)構(gòu)固定連接；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，其特征在于，所述水流通道（5）由外框支撐結(jié)構(gòu)與內(nèi)部格網(wǎng)狀通道膠粘而成，材質(zhì)為聚乙烯，網(wǎng)孔目數(shù)為4-200目；所述第一集流體和第二集流體為石墨紙材質(zhì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，其特征在于，電極對結(jié)構(gòu)設(shè)有n對，單個裝置n＜5000，通過并聯(lián)方式聯(lián)結(jié)；多個電極對結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置為第一水流通道、第二水流通道……第n水流通道；所述外殼包括第一外殼（3）和第二外殼（1），為聚丙烯隔板。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，其特征在于，第一外殼（3）、第二外殼（1）均與電極對結(jié)構(gòu)之間設(shè)有厚橡膠墊（2），n對電極對結(jié)構(gòu)呈嵌入式結(jié)構(gòu)嵌入在厚硅膠墊中。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，其特征在于，第一外殼（3）的底部設(shè)進(jìn)水口，進(jìn)水口與進(jìn)水管相連接，第一外殼的頂部設(shè)有淡水出口，淡水出口與出水管相連接；第一外殼（3）和第二外殼（1）的四周設(shè)置有螺紋通孔，通過螺絲釘和螺栓固定連接；所述出水管與電導(dǎo)率檢測儀相連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，其特征在于，所述陰極電極片和陽極電極片的表面均覆有親水隔膜。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，其特征在于，所述陰極電極片和陽極電極片的尺寸為20?cm×40?cm；陰極電極片與陽極電極片的間距為0.5-3?mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，其特征在于，相同電性電極片之間通過內(nèi)部導(dǎo)電箔（9）連接，陰極電極片上焊接有陰極極耳，陽極電極片上焊接有陽極極耳。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種基于電容去離子技術(shù)的水處理裝置，屬于電容去離子技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括外殼和電極對結(jié)構(gòu)，外殼與電極對結(jié)構(gòu)固定連接；電極對結(jié)構(gòu)包括硅膠片、第一集流體、陰極電極片、第一親水隔膜、水流通道、第二親水隔膜、第一陽極電極片、第二集流體、第二陽極電極片，并呈疊層結(jié)構(gòu)設(shè)置；所述水流通道呈格網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該格網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水流通道，能讓水流均勻分流在水流通道中，同時還能起到隔開電極片的作用，防止通電運(yùn)行過程中電極接觸導(dǎo)致裝置短路。

技術(shù)研發(fā)人員：檀暢,李蓓,王傲,孫康,蔣劍春
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所
技術(shù)研發(fā)日：20240426
技術(shù)公布日：2025/1/9