[发明专利]基于离子交换树脂的强化微量离子捕集的FCDI装置及应用

权利要求书

1.基于离子交换树脂的强化微量离子捕集的FCDI装置，其特征在于，包括电吸附模块单元、电脱附离子回收模块单元、流体电极、流体电极输送单元、电压供给单元、淡化室和浓室，所述电吸附模块单元位于所述淡化室内，所述电脱附离子回收模块单元位于所述浓室内；所述电吸附模块单元包括离子交换树脂床、阴极石墨集流板一、阳极石墨集流板一、阴离子交换膜一、阳离子交换膜一、阴极电极室一和阳极电极室一；所述电脱附离子回收单元包括阴极石墨集流板二、阳极石墨集流板二、阴离子交换膜二、阳离子交换膜二、阴极电极室二和阳极电极室二；所述离子交换树脂床包括多孔生物炭基体和离子交换涂覆溶液；所述多孔生物炭基体通过高铁酸钾高温复合致孔的方式制备，采用脱脂棉片作为前驱体，高铁酸钾致孔剂以溶液的方式与脱脂棉片接触，高铁酸钾致孔剂均匀分布于脱脂棉片内，高铁酸钾致孔剂与脱脂棉片的质量比为1:2，经120℃真空干燥出去水分，然后经900℃氮气保护气氛下高温碳化2h，得到所述多孔生物炭基体材料；所述离子交换涂覆溶液由离子交换树脂颗粒、二甲基吡咯烷酮、聚偏二氟乙烯以12:20:1的质量比混合制得；所述离子交换涂覆液通过涂装的方式附着于所述多孔生物炭基体两侧，然后经150℃真空干燥流程除去有机溶剂，完成所述离子交换树脂床的制备。

2.根据权利要求1所述的基于离子交换树脂的强化微量离子捕集的FCDI装置，其特征在于，所述离子交换树脂床与所述淡化室的尺寸规格相同。

3.根据权利要求1所述的基于离子交换树脂的强化微量离子捕集的FCDI装置，其特征在于，所述电压供给单元包括电吸附直流稳压供电部分和电脱附直流稳压供电部分。

4.根据权利要求1所述的基于离子交换树脂的强化微量离子捕集的FCDI装置，其特征在于，所述流体电极为由高比表面积活性炭、炭黑、氯化钠溶液三者混合并在磁力搅拌作用下所形成的导电悬浮液。

5.根据权利要求1所述的基于离子交换树脂的强化微量离子捕集的FCDI装置，其特征在于，所述流体电极输送单元为双通道蠕动泵。

6.根据权利要求1所述的基于离子交换树脂的强化微量离子捕集的FCDI装置，其特征在于，还包括阳阴离子监测器。

7.如权利要求1-6之一所述的基于离子交换树脂的强化微量离子捕集的FCDI装置的应用，其特征在于，包括如下步骤：

1）配制两杯流体电极，放置于磁力搅拌器上的烧杯内均匀搅拌，使得活性炭和炭黑均匀分散于悬浮液中，一杯作为阳极电极液，另一杯作为阴极电极液；

2）阳极电极液和阴极电极液通过所述流体电极输送单元分别泵入所述电吸附模块单元的阳极电极室一和阴极电极室一；

3）配制溶液模拟原水，所述原水通过恒流蠕动泵分别泵入至淡水室及浓室；

4）由电吸附直流稳压供电部分提供电场力，所述原水中的阴阳离子在离子交换树脂的吸附作用及电场作用产生离子的迁移效应下，分别经阳离子交换膜一和阴离子交换膜一进入阳极电极室一和阴极电极室一，被其中的碳颗粒形成的双电层束缚，达到吸附的目的；所述电吸附模块单元的操作条件为：阴极石墨集流板一与阳极石墨集流板一的间距2mm，供给电压为2V，电吸附时间为3h，进水流速为15mL/min，流体电极流速为100mL/min；

5）吸附饱和后的流体电极，流入所述电脱附离子回收单元中的阳极电极室二和阴极电极室二，通过电脱附直流稳压供电部分提供的反向电场力完成电极脱附，脱附的离子通过浓室排出；所述电脱附离子回收单元的操作条件为：阴极石墨集流板二与阳极石墨集流板二的间距2mm，供给电压为2V，电脱附时间为3h，进水流速为15mL/min，流体电极流速为100mL/min；

6）通过阳阴离子监测器监测淡化室及浓室的出水的离子浓度，每隔30s记录数值；通过监测数据来调整进水流速、电极液流速、电压，保证长期稳定的去离子效果。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述流体电极总体积为250mL，活性炭的质量分数比为14％，活性炭与炭黑的质量比为3:2，氯化钠电解液浓度为0.6mol/L。