[发明专利]一种流动电极、流动电容去离子装置及其应用

说明书

本发明公开了一种流动电极、流动电容去离子装置及其应用。所述流动电极包括固体材料，所述固体材料包括氨氮吸附材料和导电材料。本发明中流动电极的氨氮吸附能力强，将其用于FCDI技术中，其中，所述氨氮吸附材料吸附NHsubgt;4/subgt;supgt;+/supgt;降低其在流动电极液相中的浓度，从而减小反扩散以保持系统持续去离子性能，氨氮去除效果理想；且可将NHsubgt;4/subgt;supgt;+/supgt;储存于固相中便于保存、运输，或直接利用，应用前景好。

技术领域

本发明属于流动电容去离子化技术领域，具体涉及一种流动电极、流动电容去离子装置及其应用。

背景技术

流动电极电容去离子(FCDI)技术是一种新兴的电吸附水处理技术。FCDI技术的基本原理是通过在阴、阳极两端外施加电压或电流从而在电极之间形成静电场，带电离子或粒子因在静电场中受到静电力作用而向带相反电性的电极室移动并最终被吸附在集流板或电极颗粒表面形成双电层并储存其中。这种从水中去除离子的电吸附过程具有高效快速、节能环保的特性。其中，碳材料由于具有较大的比表面积、丰富的孔结构、优良的导电性、低廉的成本而广泛作为电极材料在FCDI技术中使用。

而针对于含氨氮废水，水中的氨氮指的是一种含氮的耗氧化合物，主要以游离氨(NH₃)和铵离子(NH₄⁺)形式存在。在采用FCDI技术处理含氨氮废水时，由于传统的碳材料对NH₄⁺吸附性能差，导致进水中的NH₄⁺电迁移到流动电极室后无法大量被碳材料吸附导致NH₄⁺会在流动电极液里大量富集，从而极大地增加了流动电极里的NH₄⁺浓度，进一步导致流动电极里的NH₄⁺发生反扩散，最终导致FCDI过程性能的降低，氨氮去除效果不理想。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种氨氮吸附材料在流动电极制备中的应用，将所得流动电极应用于FCDI技术中，具有氨氮去除效果好的特点。

本发明还提出一种流动电极。

本发明还提出一种流动电极的制备方法。

本发明还提出一种流动电容去离子装置。

本发明还提出一种流动电容去离子系统。

本发明还提出一种含氨氮水处理方法。

本发明还提出上述流动电极的应用。

本发明的第一方面，提出了一种氨氮吸附材料在流动电极制备中的应用。

根据本发明实施例的氨氮吸附材料在流动电极制备中的应用，至少具有以下有益效果：

本发明中将氨氮吸附材料应用于流动电极制备中，将所得流动电极应用于FCDI技术中，其中，所述氨氮吸附材料具有氨氮吸附功能，且对氨氮具有选择吸附性能，可在FCDI过程中吸附NH₄⁺形成的双电层，通过大量吸附NH₄⁺降低其在流动电极液相中的浓度，从而减小反扩散以保持系统持续去离子性能，氨氮去除效果好；且可将吸附的NH₄⁺储存于固相(氨氮吸附材料)中便于保存、运输，或直接利用(一些实施例中可以直接将饱和吸附氨氮的氨氮吸附材料颗粒进行使用)，或进一步解吸利用，实现了氨氮的资源化回收。本发明中回收氨氮机理并非传统物理吸附，而是耦合电吸附和物理吸附。

此外，实际工业废水中存在杂质比如有机物干扰吸附效果，而在FCDI过程中由于离子交换膜的存在阻隔了有机物迁移至电极室，消除了这种负面干扰。