[发明专利]零电荷电位基电容去离子

说明书

本发明是通过经表面改性改变电极表面的零电荷电位解决传统电容去离子(CDI)和膜电容去离子(MCDI)装置和方法的短寿命问题的电容(又称静电)去离子装置和方法。这样的电极表面改性提供极长寿命的电容去离子装置和方法。

发明背景

发明领域

发明领域是用于从溶液中除去盐和其它离子的电容(又称静电)去离子装置和方法。

定义

“吸附”是指将输入料流中的离子吸引到电极表面上并将这些离子留在电极表面上。

“aMCDI”是指一种CDI池，其中各电极被膜包围并且其中阳极和阴极任一或两者含有表面电荷增强表面。

“AMX-CDI”是指一种CDI池，其中各阳极被阴离子交换膜覆盖，而阴极保持未覆盖。

“AMX-aCDI”是指一种CDI池，其中各阳极被阴离子交换膜覆盖，而阴极未覆盖并含有负表面电荷。

“BET表面积”是指通过Brunauer-Emmett-Teller法测定的表面积，其是使用氮气测定材料的表面积的物理吸附型方法。

“电容去离子”是指通过吸附从池的输入料流中除去离子并将去离子料流送往池输出。

“电容去离子池”是指利用静电力从输入料流中吸附离子的池。在“传统”或“常规”电容去离子池中，对阳极施加正电压并对阴极施加负电压，以在施加电压的同时使负离子吸附到阳极上和使正离子吸附到阴极上。

“池(cell)”是指暴露在输入料流下的多个电极，具有输出料流/废物料流的出口、连接到电极上的短路开关或电源，以及控制电源的装置。池可任选包括控制输入料流和输出料流/废物料流的装置。

“充电电位”是指施加到池电极上或是池电极的表面官能团中固有的并使池输入料流中的离子移向电极的电压。

“CMX-CDI”是指一种CDI池，其中各阴极被阳离子交换膜覆盖，而阳极保持未覆盖。

“CMX-aCDI”是指一种CDI池，其中各阴极被阳离子交换膜覆盖，而阳极未覆盖并含有正表面电荷。

“电导率”是指输入料流、输出料流或废物料流的电导率。电导率是输出料流或废物料流中的离子的摩尔浓度的替代量度。电导率与此类料流中的离子摩尔浓度成正比。

“共离子”在CDI池中是指在阴极电位高于其E_PZC时被吸引到阴极上的阴离子和在阳极电位低于其E_PZC时被吸引到阳极上的阳离子。

“抗衡离子”是指被吸引到带正电荷的电极上的负离子和被吸引到带负电荷的阴极上的正离子。

“CX”是指碳干凝胶。CX电极具有标称表面积～200平方米/克的介孔结构。

“周期”是指电容去离子池的运行、吸附、接着解吸的一个周期。

“去离子”是指通过吸附到电极表面上而除去输入料流中的离子并作为输出物排出去离子料流。

“去离子池”是指从输入料流中除去离子的池。去离子池具有各种类型，例如传统的、MCDI、aMCDI、i-CDI。

“解吸”是指从电极中释放吸附的离子到废物料流中。

“放电电位”是指施加到池电极上或是池电极的表面官能团中固有的使离子从电极解吸到废物料流中的降低或反极性电压。

“电极”是指导电的材料，通常多孔碳。

“i-CDI池”是指根据本文中公开的发明的“反向”电容去离子池。