申请日2013.12.27
公开(公告)日2015.07.01
IPC分类号C02F1/469
摘要
本发明涉及一种水处理用电极膜及其制备与应用。本发明的水处理用电极膜，包括下列重量百分比的组分：吸附物质55%～86%;亲水性物质2%～25%;导电性物质5%～15%;粘合剂5%～15%。本发明的水处理用电极膜经辊筒碾压成型。该水处理用电极膜可以卷曲，机械性能十分优良，可作为电吸附除盐装置中的电极组成部分。
权利要求书
1.一种水处理用电极膜，包括下列重量百分比的组分：
2.一种水处理用电极膜，包括下列重量百分比的组分：
3.如权利要求1或2所述水处理用电极膜，其特征在于，所述吸附物质选自活性炭、石墨 和活性炭纤维中的至少一种;所述亲水性物质为硅胶粉;所述导电性物质选自碳黑和石 墨中的至少一种;所述粘合剂选自聚四氟乙烯和聚全氟乙丙烯中的至少一种。
4.如权利要求3所述水处理用电极膜，其特征在于，所述活性炭的比表面积在1400m2/g以 上;平均粒径为4μm-20μm,密度为0.3-0.6g/cm3。
5.如权利要求3所述水处理用电极膜，其特征在于，所述硅胶粉平均粒径为3μm～10μm;细 孔容积为0.5mL/g以上。
6.如权利要求3所述水处理用电极膜，其特征在于，所述碳黑平均粒径为1nm-100nm,电阻 率为0.3Ω.cm以下。
7.如权利要求1所述水处理用电极膜，其特征在于，所述水处理用电极膜的密度为0.46～ 0.64g/cm3。
8.如权利要求7所述水处理用电极膜，其特征在于，所述水处理用电极膜的密度为0.48-0.62 g/cm3。
9.如权利要求1所述水处理用电极膜，其特征在于，所述水处理用电极膜的厚度为0.15～ 1.0mm。
10.如权利要求9所述水处理用电极膜，其特征在于，所述水处理用电极膜的厚度为 0.24mm-0.30mm;所述水处理用电极膜的宽度为400mm以下。
11.如权利要求1-10任一权利要求所述水处理用电极膜，其特征在于，所述水处理用电极膜 经辊筒碾压成型。
12.权利要求1-11任一权利要求所述水处理用电极膜的制备方法，包括下列步骤：材料混合、 预成型、辊筒碾压、干燥、剪切。
13.如权利要求12所述水处理用电极膜的制备方法，其特征在于，所述材料混合时，首先将 吸附材料，亲水性物质、导电性物质在加入适量助剂的条件下混合均匀，然后加入粘合 剂进行混合。
14.如权利要求13所述水处理用电极膜的制备方法，其特征在于，所述助剂为2-丁醇和去 离子水的混合物。
15.如权利要求12所述水处理用电极膜的制备方法，其特征在于，辊筒碾压时，温度为20～ 200℃;压力范围为0.01t/cm2～2t/cm2。
16.权利要求1-11任一权利要求所述水处理用电极膜在水处理领域的用途。
17.如权利要求16所述的用途，其特征在于，所述水处理用电极膜用作水处理装置里的电极 组成部分，用于电吸附除盐。
说明书
水处理用电极膜及其制备与应用
技术领域
本发明涉及一种水处理用材料，尤其涉及一种水处理用电极膜及其制备与应用。
背景技术
随着经济发展的不断进行，水资源的利用越来越严峻，对废水的处理再利用，海水淡化 等显得非常有意义。
现有的水处理除盐方法包括：离子交换法、反渗透法、蒸馏法和电吸附法。离子交换法 需要酸碱再生，其再生频率大，酸碱用量大，对周围的水和大气环境均有较大程度的影响。 反渗透法预处理要求较高、初期投资较大。而蒸馏法除盐对设备材质的要求高，运行中需消 耗大量的热量，运行费用极高，难以工业化推广。
电吸附除盐的基本原理是利用原水在阴阳电极之间流动,通电时水中离子将分别向带相 反电荷的电极迁移并被该电极吸附在电极表面形成双电层。随着离子/带电粒子在电极表面富 集浓缩,使通道水中的溶解盐类、胶体颗粒及其他带电物质的浓度大大降低,从而实现了水的 除盐、去硬度及净化。再生时短接电极,被吸附的离子又从电极表面释放,电极得到再生。电 吸附技术所需电流仅用于给吸附电极溶液界面的双电层充电,因此电吸附本质是一个低电耗 过程。所述电吸附是一种将电化学理论与吸附分离技术结合的技术,不仅可以有效脱除盐分, 还避免了热再生,节约能耗,是一种清洁技术。
电吸附技术除盐中,电极是关键。但是目前电吸附所用电极多为模块式电极。模块式电极 的电极面积不能完全被利用，且电极的机械性能较差，亲水性也不佳。CN201210197297.6记 载了一种电吸附活性炭电极，为管桩型块电极，是在改性后的活性炭管内部填充石墨粉两端 密封后制得，但是管桩型块的电极制备方法复杂，机械性能也不佳,且受制于形状的限制,在 一些多层状处理设备中很难有效利用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种水处理用电极膜及其制备与应用。
本发明的水处理用电极膜特别适用于电容吸附法脱盐水处理(简称：电吸附除盐)。
本发明首先公开了一种水处理用电极膜，包括下列重量百分比的组分：
较佳的，所述水处理用电极膜，包括下列重量百分比的组分：
所述吸附物质选自活性炭、石墨、活性炭纤维。较佳的物质为活性炭，所述活性炭的比 表面积在1400m2/g以上;平均粒径为4μm-20μm,密度为0.3-0.6g/cm3。满足该要求的活性炭 可为椰壳类活性炭。
所述亲水性物质为硅胶粉。较佳的，所述硅胶粉平均粒径为3μm～10μm;细孔容积为 0.5mL/g以上。
所述导电性物质选自碳黑、石墨。较佳的，所述碳黑平均粒径为1nm-100nm,电阻率为 0.3Ω.cm以下。所述导电性物质的含量可进一步优选5-10%。
所述粘合剂选自聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP)。
所述水处理用电极膜的密度为0.46～0.64g/cm3，优选0.48-0.62g/cm3。
所述水处理用电极膜的厚度一般可为0.15～1.0mm，优选0.24mm-0.30mm。
所述水处理用电极膜的宽度可选择400mm以下的任意宽度，较佳的为50mm-400mm。
本发明的水处理用电极膜为可卷曲的膜状制品。该水处理用电极膜柔软富有韧性、为可 连续卷曲的布状薄膜。
本发明的水处理用电极膜并不需要附着于独立的金属膜或其它独立的导电性材料膜之 上，就可以单独成型。
本发明的水处理用电极膜经辊筒碾压成型。
具体的，所述水处理用电极膜的加工工艺包括：材料混合、预成型、辊筒碾压、干燥、 剪切。
其中材料混合时，首先将吸附材料，亲水性物质、导电性物质在加入适量助剂的条件下 混合均匀，然后加入粘合剂进行混合。
所述助剂优选为2-丁醇及去离子水的混合物。
辊筒碾压时，温度设定为：20～200℃。通常使用压力范围为：0.01t/cm2～2t/cm2。
本发明的水处理用电极膜可用于水处理领域。具体的，可用于脱盐水处理领域。更为具 体的，为电吸附除盐领域。
本发明的水处理用电极膜可用作水处理装置里的电极组成部分，用于电吸附除盐。这种 水处理装置的有可能应用的范围包括高盐度水脱盐处理，水中重金属离子去除，海水淡化等。
本发明水处理用电极膜可以卷曲，机械性能十分优良，因此在作为电吸附除盐装置中的 电极时，可以经由自动化设备冲压或模切成任意形状的薄膜，便于除盐装置的结构设计，以 及大规模批量生产。
本发明的水处理用电极膜除盐的原理在于：利用了电极膜中活性吸附物质在通电的情况 下对水中盐离子进行吸附，使通过的水中的离子浓度降低，并通过改变电极的正负极性，达 到去除电极上所吸附盐离子，重复循环使用的功效。
本发明的效果：本发明主要利用了PTFE纤维化以及辊筒碾压成型技术，将一些特殊性功 能粉体(包含活性炭、硅胶粉、碳黑)粘合成连续的，可以卷取的膜状制品，因此，本发明电 极膜的机械性能十分优良，滚筒碾压的特性，保证了膜产品具有较高的密度，相比起普通涂 布型产品，大大增加了单位面积上的有效吸附物质的量，且吸附层厚度(膜厚度)可以做到 0.15mm～1mm大大超出了涂布型的范围;该方法利用氟树脂纤维化的方式来实现材料的粘合， 且氟树脂的使用量较少，从而保证了吸附材料内部孔道不被阻塞，相比其它胶水、橡胶类粘 合剂产品在吸附性能以及使用寿命上都有很大改善。此外，相比现有技术，本发明的水处理 用电极膜还具备突出的亲水、吸水性，当产品侵入到水中时，水可以迅速的浸入到制品内， 从而提高吸附初期的速度。