[发明专利]一种非对称电容去离子装置及其在制备灌溉用水中的应用

说明书

本发明公开了一种非对称电容去离子装置及其在制备灌溉用水中的应用，所述非对称电容去离子装置的负极活性材料为橄榄石相磷酸铁或碳包覆橄榄石相磷酸铁，以所述非对称电容去离子装置用于水的脱盐，将脱盐后的水作为灌溉用水，增辟了灌溉用水可利用的水资源，能够在一定程度上缓解灌溉用水短缺的压力，避免了采用不适于灌溉的水资源对土壤造成的伤害，也扩大了微咸水、咸水、海水等水资源的利用范围，具有较大的应用价值。

技术领域

本发明属于电容去离子技术领域，尤其涉及一种非对称电容去离子装置及其在制备灌溉用水中的应用。

背景技术

我国是一个水资源相对贫乏的国家，同时又是一个农业大国，而农田灌溉是保证农业高产、稳产的一项重要措施，灌溉用水量大，灌溉用水资源短缺。目前，农业灌溉用水所面临的压力主要通过两个途径来缓解：一方面，是对现有的淡水资源提高利用效率，发展节水型农业；另一方面，是研究和开发曾经认为不能或者不适于灌溉的水源进行农田灌溉。所谓不能或者不适于灌溉的水源是指处理过的生活和工业废水、灌溉回水和排水，以及微咸水和咸水等。如果直接将不能或者不适于灌溉的水源用于灌溉，水源中的一些成分会对土壤带来伤害，改变土壤的物理和化学特征，影响土壤水分有效性和作物生长。特别是，对于钠含量较高的水源，直接用于灌溉将会引起土壤退化，造成土壤碱性。而水源中的另一些成分，如钙离子、镁离子则不仅有利于提升土壤的渗透性，而且为植物生长提供所需的营养元素。如何将原本不适于灌溉的水源经处理以达到灌溉用水的要求，是一项非常有意义的课题。

电容去离子技术(CDI)是一种新型的水处理技术，其基本原理就是利用低电场将带电离子吸附到电极上，从而实现水溶液中带电离子的去除。电容去离子技术与膜过滤、化学沉淀等工艺相比，具有高能效，操作简单以及低成本等优势。不仅如此，其电极还可以通过短路或反接电源原位再生电极材料，从而实现重金属回收和电极材料的循环再利用，同时可以将污垢和结垢问题降至最低。在CDI处理水溶液中，CDI的性能往往很大程度上依赖于电极活性材料的性质。

因此，提供一种能够高效去除不适于灌溉的水源中的钠离子，最大程度保留有益的钙离子和镁离子的电容去离子电极活性材料具有重要意义。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供了一种非对称电容去离子装置及其在制备灌溉用水中的应用。所述非对称电容去离子装置以橄榄石相磷酸铁或碳包覆橄榄石相磷酸铁作为负极活性材料，将其用于水的脱盐，脱盐后的水能够作为灌溉用水，不仅增辟了灌溉用水可利用的水资源，在一定程度上缓解灌溉用水短缺的压力，避免了采用不适于灌溉的水源对土壤造成的伤害，也扩大了微咸水、咸水、海水等水资源的利用范围。

本发明技术方案具体如下：

本发明提供了一种非对称电容去离子装置，所述非对称电容去离子装置的负极活性材料为橄榄石相磷酸铁或碳包覆橄榄石相磷酸铁。

优选地，所述橄榄石相磷酸铁通过橄榄石相磷酸铁锂脱锂得到；所述碳包覆橄榄石相磷酸铁通过碳包覆橄榄石相磷酸铁锂脱锂得到。本发明所述橄榄石相磷酸铁锂及碳包覆橄榄石相磷酸铁，可以采用现有方法制备得到。比如通过但不限于ZL200510031116.2中公开的方法制备。

本发明还提供了所述非对称电容去离子装置在制备灌溉用水中的应用，以非对称电容去离子装置用于水的脱盐，脱盐后的水作为灌溉用水。

优选地，所述水为咸水、微咸水或海水。

优选地，所述非对称电容去离子装置的正极活性材料为碳材料；更优选地，所述非对称电容去离子装置的正极活性材料为活性炭。

优选地，脱盐时，所述正极、负极之间的电压为0.8-1.4V。

优选地，所述正极和负极的间隔距离在1cm以内。

有益效果：