[发明专利]一种基于带正电交联壳聚糖的碳阳极及包含该碳阳极的不对称CDI模块

权利要求书

1.一种基于带正电交联壳聚糖的碳阳极，其特征在于：所述阳极由石墨纸和涂覆在其上的浆料经干燥所得，所述电极按下述方法制得：

(a)按质量比为1:100～1:10将壳聚糖粉末溶于稀醋酸溶液，得壳聚糖溶液；向所得壳聚糖溶液中加入戊二醛溶液，搅拌12～24h，得到交联壳聚糖溶液，所述戊二醛溶液与壳聚糖溶液的质量比为1:100～1:10；

(b)将活性碳与乙炔黑以6:1～10:1的质量比混合均匀后，加入适量稀醋酸，搅拌均匀；再加入步骤(a)所得的交联壳聚糖溶液，所述交联壳聚糖与活性碳的质量比为1:10～1:6，搅拌至少12h，将所得浆料涂覆到石墨纸上，涂膜厚度为100～500μm，干燥2～24h，既得。

2.根据权利要求1所述的碳阳极，其特征在于：所述活性碳的比表面积大于或等于1000m²/g；所述壳聚糖粉末的脱乙酰度大于或等于95％，粘度为100～200mpa·s。

3.根据权利要求1所述的碳阳极，其特征在于：所述稀醋酸溶液的浓度为1～5wt.％；所述戊二醛溶液的浓度为1～10wt.％。

4.一种以权利要求1所述基于带正电交联壳聚糖的碳阳极为阳极的不对称CDI模块，其特征在于：所述模块由左至右依次由有机玻璃板、钛集流体、权利要求1所述带正电交联壳聚糖的碳阳极、无纺布、硅胶垫片、无纺布、基于聚偏氟乙烯或磺化羧甲基纤维素的碳电极、钛集流体和有机玻璃板组成。

5.根据权利要求4所述的CDI模块，其特征在于：所述基于聚偏氟乙烯的碳电极的制备方法包括下述步骤：将活性碳与乙炔黑以6:1～10:1的质量比混合均匀后，加入适量N,N-二甲基乙酰胺溶液，搅拌均匀；再加入质量浓度为2％的聚偏氟乙烯的N,N-二甲基乙酰胺溶液，所述的聚偏氟乙烯与活性碳的质量比为1:10～1:6；搅拌至少12h，将所得浆料涂覆到石墨纸上，涂膜厚度为100～500μm，干燥2～24h，既得。

6.根据权利要求4所述的CDI模块，其特征在于：所述基于磺化羧甲基纤维素的碳电极的制备方法包括下述步骤：将羧甲基纤维素与浓度为2.5％的稀醋酸溶液按质量比为1：49混合后，室温下搅拌4h；再加入磺基琥珀酸，羧甲基纤维素与磺基琥珀酸质量比为5：1，室温搅拌1h，使其混合均匀后在110℃下反应得到磺化羧甲基纤维素粘结剂；将活性炭与乙炔黑以8:1的质量比混合均匀后，加入浓度为99wt.％的N,N-二甲基乙酰溶液胺，搅拌均匀；将所得磺化羧甲基纤维素粘结剂按与活性炭的质量比为1:8加入磺化羧甲基纤维素粘结剂，得浆料；将所得浆料涂覆到石墨纸上，所述石墨纸的大小为5×7cm²，涂膜厚度为200μm，干燥12h，既得。

7.根据权利要求4所述的CDI模块，其特征在于：所述不对称CDI模块连接方法如下：

(a)将所述不对称CDI模块中的基于带正电交联壳聚糖的碳阳极与电化学工作站的正极连接，所述基于带正电交联壳聚糖的碳阳极用作模块的阳极；

(b)将基于聚偏氟乙烯或磺化羧甲基纤维素的碳电极与电化学工作站的负极连接，所述基于聚偏氟乙烯或磺化羧甲基纤维素的碳电极用作模块的阴极；

(c)通过施加直流电压构成闭合回路，同时，使待处理的盐溶液由一个端板入口流入模块，并由另一端板出口流出模块。

8.一种基于权利要求4所述不对称CDI模块的脱盐方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(a)采用蠕动泵将NaCl溶液由蓄水池送入CDI模块，最后又流回蓄水池，所述蠕动泵的转速为5～100mL/min；NaCl溶液的浓度为100～10000mg/L；

(b)利用直流电压电路对CDI模块施加电压，所述电压范围为0.4～1.8V；施压时间为5～60min，采用电导率探针在CDI模块出口处实时检测NaCl溶液的电导率，以确定吸附量；

(c)电极吸附饱和后，停止施加电压进行脱附，实现电极的再生，脱附时间为5～60min；

(d)重复步骤(a)～(c)，进行下一个电容去离子循环。