[发明专利]一种利用混合流体电极材料实现超低能耗连续除盐的方法

说明书

本发明属于电化学除盐的技术领域，提供了一种利用混合流体电极材料实现超低能耗连续除盐的方法，采用除盐流体电池装置实现除盐，电池装置的正负极均为混合流体电极材料溶液，所述混合流体电极材料由具有氧化特性的流体电极材料与具有还原特性的流体电极材料混合而成，两种流体电极材料属于同一个氧化还原电对或处于相邻电势的氧化还原电对。该电池装置的正负极两侧活性材料得失电子的过程中活性物质总量不会改变，盐溶液中的阴阳离子在电场的作用下发生定向迁移实现连续地除盐，该除盐方法实现了超低能耗除盐，除盐效率高，无副反应发生，与其它除盐方式相比操作更加简单、成本低廉、绿色环保、稳定性好，在海水淡化方面具有非常好的应用价值。

技术领域

本发明属于电化学除盐的技术领域，具体涉及一种利用混合流体电极材料实现超低能耗连续除盐的方法。

背景技术

进入21世纪，随着全世界人口的不断增多，经济社会的不断发展，人们对于淡水资源的需求也越来越大，对于中东、非洲以及一些内陆的沙漠地区来说更是如此。解决淡水资源危机的主要途径包括海水淡化以及污水的有效处理与回收。目前比较成熟的技术有热蒸发、反渗透、电渗析以及电容去离子化等。

热蒸发法作为最早使用的一种海水淡化方法，具有操作简单、设备要求低的特点，但蒸发过程中需要提供大量的热，使得能耗很高；反渗透法是目前普遍使用的一种除盐方法，除盐率高，成本相对较低，但使用的分离膜对水质要求很高，容易被污染；电渗析法利用电场驱动阴阳离子定向迁移来实现除盐，但在正负极处不可避免会有析氢吸氧的副反应产生，影响除盐效率且成本较高；电容去离子技术作为最近这些年迅速兴起的除盐技术，是利用碳材料的法拉第过程实现对海水中盐分的有效吸附，但除盐容量相对有限，且对电极材料的性能要求较高。

综上所述，这些方法虽然成熟，但不可避免地面临高能耗、高成本以及低容量的问题。

发明内容

针对以上问题，提供一种低能耗、除盐连续且环境友好的新型除盐技术将对缓解水资源短缺问题具有重要的意义，本发明的目的在于提供一种利用具有氧化特性和还原特性的混合流体电极材料实现超低能耗连续除盐的方法。

本发明的发明内容如下：

本发明提供了一种利用混合流体电极材料实现超低能耗连续除盐的方法，其采用除盐流体电池装置实现除盐，电池装置的正负极均为混合流体电极材料溶液；

所述混合流体电极材料由具有氧化特性的流体电极材料与具有还原特性的流体电极材料混合而成，两种流体电极材料属于同一个氧化还原电对或处于相邻电势的氧化还原电对。

除盐流体电池装置的正负极通过塑料软管相连；

该装置的中间电解液为盐溶液；

混合电极材料溶液中的活性物质在正负极发生电化学氧化还原反应，盐溶液中的阴阳离子为实现电荷平衡，会穿过阴阳离子膜定向迁移，达到除盐的目的；

所述的流体电极材料的其中一种A材料包括铁氰化钾、TEMPO(四甲基哌啶氮氧化物)、甲基紫精(MVCl₂)、I^-、V³⁺、VO²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、二磺酸盐、蒽醌、蒽醌-2,7-磺酸钠(2,7-ADQS)、2,6-二羟基-蒽醌(2,6-DHAQ)、以羧基为端基的烷基链修饰过的2,6-二羟基-蒽醌(2,6-DBEAQ)、咯嗪、羧酸、二(3-三甲氨基)丙基紫精四氯化物(BTMAP-Vi)、二((3-三甲氨基)丙基)二茂铁二氯(BTMAP-Fc)、苯醌、2,5-二羟基-1,4-苯醌(1,4-DHBQ)以及塑胶醌的一种；

所述流体电极材料的另一种B材料包括所使用A材料的氧化还原产物、用小分子链修饰A材料的产物、用高分子链修饰A材料的产物中的一种，所述小分子链包括烷基链、高分子链包括CNT、GO以及RGO；