Al-ZnO-AC电极的制备方法及一种纳米电吸附去除微咸水盐分装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种Al-ZnO-AC电极的制备方法一种纳米电吸附去除微咸水盐分装置，其特征在于电吸附除盐装置中的电极采用Al-ZnO-AC电极，由增压泵、电吸附装置组成的电吸附除盐系统中，在增压泵之前设置一个微生物纳米球处理箱作为前处理装置，以吸附水流中悬浮性颗粒及杂质，并进行初步除盐，从而减轻后续电吸附装置处理盐分的压力。本发明利用纳米-微生物复合技术，对电吸附除盐预处理及电吸附电极做了改进，能够更好的处理微咸水，提高除盐效果，促进微咸水的资源化和安全利用。
【专利说明】A1-ZnO-AC电极的制备方法及一种纳米电吸附去除微咸水盐分装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及水处理【技术领域】，具体涉及Al-ZnO-AC电极的制备方法及一种纳米电吸附去除微咸水盐分装置。
【背景技术】:
[0002]淡水是人类赖以生存和社会经济发展不可缺少的基本物质，淡水资源短缺已经成为我国经济发展的制约因素。淡水还可通过海水、微咸水等的除盐获取，因而除盐技术显得尤为重要。
[0003]除盐技术的研究和开发已趋向成熟，主要除盐方法有蒸馏法，离子交换法，电渗析法，反渗透法，电吸附法等。其中，蒸馏法、离子交换法成本较高；电渗析法能耗大，切膜堆结垢现象比较严重；反渗透法虽然除盐效率高，但能耗较大，水盐分离效果依赖于半透膜的特性。而电吸附法能耗低，再生方便，操作简便，可自动控制，对进水要求低，有较大的发展前景，但电吸附法除盐效率较低。
[0004]电吸附法的应用越来越广泛，针对电吸附法除盐的不足，电极的改进成为研究和开发的热点。而现有电吸附法的预处理复杂且成本高，业已成为电吸附法广泛应用的一大障碍。如何简化电吸附法中的预处理，并联合电极的改进，对电吸附法除盐效果的提升有着非常重要的作用。
[0005]活性炭粉由于比表面积大，导电性能好，化学性质稳定等优点，成为电吸附电极的重要材料。然而活性炭电极吸附容量低，机械性能差仍是制约其进一步发展的重要因素。目前，纳米材料的开发使得活性炭电极有了进一步的发展，如二氧化锰活性炭电极，二氧化钛活性炭电极。虽然有所改进，但仍存在一定的问题。如二氧化锰活性炭电极重复使用时二氧化锰易脱落，影响电极的使用寿命。二氧化钛活性炭电极制备过程对温度参数要求较高，且活性炭通道易堵塞。本发明采用的Al-ZnO-AC电极制作简单，比表面积大，除盐率高，重复使用性能好。
【发明内容】
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[0006]针对现有脱盐技术的不足，本发明的目的在于提供一种微咸水纳米电吸附除盐装置，解决现有电收附装置除盐效率低，成本费用高的问题。
[0007]为了实现上述的技术目的，本发明是采用以下技术方案来实现的:
[0008]一种Al-ZnO-AC电极的制备方法，其特征在于按如下步骤实现:
[0009]A、将活性炭粉末在去离子水中煮沸2h，然后用电导率小于10us/cm的去离子水反复洗至电导率小于10us/cm，放入烘箱中干燥，待用；
[0010]B、用 IOOmL 水溶解 Zn (NO3) 2.6H20 和 Al (N03) 3.9H20,其中两者的质量比Al (N03) 3.9Η20:Zn (N03) 2.6Η20=0.0063，加入 3_5g 柠檬酸和 l_2g 聚乙二醇，65°C 下磁力搅拌30min，得到前驱体溶胶，脱水至形成原粉，制备得掺杂Al3+的纳米ZnO ；[0011]C、将上述原粉(10-15g)加入到6_8g活性炭中，置于管式炉中，氮气保护下以10oC/min的升温速度升至300oC，恒温2h，冷却后取出放入烘箱中待用；
[0012]D、将 Al-ZnO-AC，PVDF,正丁醇按照质量比 Al-ZnO-AC:PVDF:正丁醇=100-120:5-10:15-20的比例混合，室温下搅拌12h，在自制石墨板上刮膜，烘干，得到Al-ZnO-AC复合电极。
[0013]一种微咸水纳米电吸附除盐装置，其特征在于其包括微生物纳米球处理箱，电吸附电极装置；其中电吸附电极装置中设有所述的Al-ZnO-AC电极。
[0014]所述的一种微咸水纳米电吸附除盐装置，其特征在于按咸水流方向，进水口通过进水管与微生物纳米球处理箱进水端连接，微生物纳米球处理箱的出水端与增压泵进水端连接，增压泵出水端与高位水箱连接；高位水箱的下方设有流量计，由流量计控制与电吸附电极装置进水端连接，电吸附电极装置的出水端与出水水箱连接。
[0015]所述的微生物纳米球处理箱包括微生物纳米球主箱体、水封装置和呼吸器三大部分；微生物纳米球主箱体中分三层，每层由固定模板固定住微生物纳米球；水封装置由溢流管与微生物纳米球主箱体上端连通；呼吸器与微生物纳米球主箱体上端连通。
[0016]有益效果
[0017]经微生物纳米球处理箱处理过后的微咸水经过Al-ZnO-AC复合电极，由于复合电极的高除盐效果以及高吸附率，对微咸水进行充分除盐。并且，复合电极可循环利用率高，不易发生氧化。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发 明的微咸水纳米电吸附除盐装置的结构示意图；
[0019]图2是本发明的微生物纳米球处理箱的结构示意图；
[0020]附图中主要部件的说明:
[0021]1.进水口，2.进水水管，3.微生物纳米球处理箱，4.增压泵，5.高位水箱，6.流量计，7.电吸附电极装置，8.出水水箱，9.微生物纳米球主箱体，10.微生物纳米球，11.固定模板，12.溢流管，13.水封装置，14.呼吸器，15.出水管。
【具体实施方式】
[0022]实施例1
[0023][0017]下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的详细说明。
[0024][0018]微咸水从进水口 I进入，由进水水管2到达微生物纳米球处理箱3，经过微生物纳米球的处理后，由微生物纳米球处理箱3底部的出水管15流出，由增压泵4加压后，再通过增压泵4出口管，进入到高位水箱5，由于重力作用，微咸水流经流量计6，由流量计合理控制流量，然后进入电吸附电极装置7，由电吸附电极装置7中的Al-ZnO-AC电极进行彻底除盐，处理后的水，由出水水箱8流出。
[0025]其中所述的电吸附电极装置7中所用电极为Al-ZnO-AC电极，即Al掺杂纳米ZnO改性活性炭电极。其制作方法为:将活性炭粉末在去离子水中煮沸2h，然后用去离子水(电导率小于10us/cm)反复洗至电导率小于10us/cm，放入烘箱中干燥，待用。在一个200ml烧杯中用IOOmL水溶解质量比Al (NO3)3.9H20 =Zn(NO3)2.6H20为0.0063的混合物，加入3_5g柠檬酸和l_2g聚乙二醇，65°C下磁力搅拌30min，得到前驱体溶胶，脱水至形成原粉，制备得掺杂Al3+的纳米ZnO。将上述原粉(10-15g)加入到6_8g活性炭中，置于管式炉中，氮气保护下以10°C /min的升温速度升至300°C，恒温2h，冷却后取出放入烘箱中待用。将Al-ZnO-AC，PVDF，正丁醇按照质量比 Al-ZnO-AC =PVDF:正丁醇=100-120:5-10: 15-20 的比例混合，室温下搅拌12h，在自制石墨板上刮膜，烘干，得到Al-ZnO-AC复合电极。
[0026]所述的微生物纳米球处理箱3包括微生物纳米球主箱体9、水封装置13和呼吸器14三大部分。微生物纳米球主箱体9中分三层，每层由固定模板11固定住微生物纳米球10 (其微生物纳米球10参照专利申请号为201210503044.7的专利制成)用以初步处理微咸水。水封装置13由溢流管12与微生物纳米球主箱体9连通，可使箱体具有良好的密封性。呼吸器14与微生物纳米球主箱体9上端连通，呼吸器14中设有溶液(如NaOH溶液)用于吸收杂质气体(如CO2),降低进入箱体的空气中杂质气体的含量。
[0027]实施例2
[0028]实验室配置一定量500mg/L的NaCl溶液，控制电压为1.2V，电极宽度为1.6cm,分别用实施例1的Al-ZnO-AC复合电极和普通AC电极(购自南京中东化玻仪器有限公司)进行处理，用METTLER TOLEDO FE30电导率仪测定其第一次和第二次的电导率，同时测定其比表面积。结果如下表:
[0029]表1AC电极和Al-ZnO-AC电极除盐的比较
[0030]
【权利要求】
1.一种Al-ZnO-AC电极的制备方法，其特征在于按如下步骤实现: 将活性炭粉末在去离子水中煮沸2h，然后用电导率小于lOus/cm的去离子水反复洗至电导率小于10us/cm，放入烘箱中干燥，待用；
用 IOOmL 水溶解 Zn (NO3)2.6H20 和 Al (NO3) 3.9H20，其中两者的质量比 Al (NO3) 3.9H20=Zn(NO3)2.册20为0.0063，加入3-5g柠檬酸和l_2g聚乙二醇，65°C下磁力搅拌30min，得到前驱体溶胶，脱水至形成原粉，制备得掺杂Al3+的纳米ZnO ； 将上述原粉(10-15g)加入到6-8g性炭中，置于管式炉中，氮气保护下以10°C/min的升温速度升至300°C，恒温2h，冷却后取出放入烘箱中待用； 将 Al-ZnO-AC, PVDF,正丁醇按照质量比 Al-ZnO-AC:PVDF:正丁醇为 100-120:5_10:15-20的比例混合，室温下搅拌12h，在自制石墨板上刮膜，烘干，得到Al-ZnO-AC复合电极。
2.一种微咸水纳米电吸附除盐装置，其特征在于其包括微生物纳米球处理箱，电吸附电极装置；其中电吸附电极装置中设有权利要求1所述的Al-ZnO-AC电极。
3.根据权利要求2所述的一种微咸水纳米电吸附除盐装置，其特征在于按咸水流方向，进水口通过进水管与微生物纳米球处理箱进水端连接，微生物纳米球处理箱的出水端与增压泵进水端连接，增压泵出水端与高位水箱连接；高位水箱的下方设有流量计，由流量计控制与电吸附电极装置进水端连接，电吸附电极装置的出水端与出水水箱连接。
4.根据权利要求2或3所述一种微咸水纳米电吸附除盐装置，其特征在于所述的微生物纳米球处理箱包括微生物纳米球主箱体、水封装置和呼吸器三大部分；微生物纳米球主箱体中分三层，每层由固定模板固定住微生物纳米球；水封装置由溢流管与微生物纳米球主箱体上端连通；呼吸 器与微生物纳米球主箱体上端连通。
【文档编号】C02F9/14GK103626357SQ201310585337
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】尹超, 邵孝侯, 王龙, 毛欣宇, 关劼兮 申请人:河海大学