本發(fā)明涉及水處理，尤其涉及一種電容去離子電極和電容去離子器件。

背景技術(shù)：

1、在家庭用水中，當(dāng)前過濾掉水中帶電離子的方案主流包括超濾納濾以及反滲透，其中反滲透技術(shù)以其優(yōu)異的過濾效果（99%）成為市場首選，但同樣帶來的問題是，隨著人們飲水意識的提高以及對健康的關(guān)注，反滲透出水過于純凈，未保留對人體有益的礦物質(zhì)離子，因此保留離子的電容去離子技術(shù)在凈水場景的應(yīng)用受到越來越多的研究。電容去離子技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在不同電壓下實現(xiàn)不同的出水水質(zhì)，同時保留對人體有益的離子，去除重金屬離子。但當(dāng)前壽命較短的問題限制了其在凈水中的進(jìn)一步應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種電容去離子電極和電容去離子器件。

2、本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提出了一種電容去離子電極。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述電容去離子電極包括集流體和活性材料層，所述活性材料層鄰接所述集流體至少一側(cè)，所述活性材料層包括活性炭、樹脂、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，所述電極為正極，所述活性材料層中的所述樹脂為陰離子交換樹脂，所述電極為負(fù)極，所述活性材料層中的所述樹脂為陽離子交換樹脂，所述活性炭與所述樹脂的質(zhì)量比為（1~2）：（3~1）。

3、根據(jù)本發(fā)明上述實施例的電容去離子電極，活性材料層包括活性炭、樹脂、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，通過在活性炭中摻雜樹脂，樹脂具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，一方面，可以形成特殊的樹脂“通道”，從而加快離子的轉(zhuǎn)移吸附，另一方面，樹脂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以保持活性炭的孔徑結(jié)構(gòu)，避免活性炭吸附孔徑坍塌，提高了活性炭的吸附性能和延長了活性炭的有效期限，進(jìn)而提高了電極的離子脫除性能和循環(huán)壽命。另外，樹脂中含有大量的磺酸基、氨基等活性基團(tuán)，上述基團(tuán)可以吸附溶液中的陰陽離子，從而提高電極的吸附性能，同時，樹脂的交換基團(tuán)的優(yōu)先吸附離子作用，降低了活性炭的同離子效應(yīng)，從而延長了電極壽命。特別是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，活性炭與樹脂的質(zhì)量比需要控制在（1~2）：（3~1）范圍內(nèi)，即樹脂添加太少，則樹脂中的活性基團(tuán)屏蔽共離子效應(yīng)的作用無法有效發(fā)揮；樹脂添加太多，則會影響活性炭的本征吸附，造成性能下降。由此，該電極具有較高的離子去除率以及較長的循環(huán)壽命。

4、另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的電容去離子電極還具有如下技術(shù)特征：

5、在本發(fā)明的一些實施例中，所述樹脂的粒徑為2um~100um，優(yōu)選5um~15um。由此，可以提高電極的離子去除率和循環(huán)壽命。

6、在本發(fā)明的一些實施例中，所述活性炭的粒徑為6um~8um，所述活性炭的比表面積為1000m2/g~3000m2/g，所述活性炭的孔徑為0.1nm~10nm。由此，可以提高電極的離子去除率和循環(huán)壽命。

7、在本發(fā)明的一些實施例中，基于所述活性材料層的總質(zhì)量，所述導(dǎo)電劑的質(zhì)量占比為3%~10%。由此，可以提高電極的導(dǎo)電性。

8、在本發(fā)明的一些實施例中，基于所述活性材料層的總質(zhì)量，所述粘結(jié)劑的質(zhì)量占比為5%~10%。由此，可以提高電極原料的接觸性。

9、在本發(fā)明的一些實施例中，所述陰離子交換樹脂包括ira402陰離子交換樹脂、ira900陰離子交換樹脂、717型陰離子交換樹脂中的至少一種。

10、在本發(fā)明的一些實施例中，所述陽離子交換樹脂包括sr1lna陽離子交換樹脂、ir120陽離子交換樹脂、732陽離子交換樹脂、hp1110陽離子交換樹脂中的至少一種。

11、在本發(fā)明的一些實施例中，所述活性材料層的厚度為60um~95um。由此，可以提高電極的離子去除率和循環(huán)壽命。

12、在本發(fā)明的一些實施例中，所述活性材料層包括層疊的第一活性材料層和第二活性材料層，所述第一活性材料層鄰接所述集流體，所述第一活性材料層包括活性炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑，所述第二活性材料層包括活性炭、樹脂、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑。由此，可以提高電極的離子去除率和循環(huán)壽命。

13、在本發(fā)明的一些實施例中，所述第一活性材料層的厚度為60um~95um，所述第一活性材料層和所述第二活性材料層的總厚度不大于150um。

14、在本發(fā)明的一些實施例中，所述活性材料層包括層疊的第三活性材料層和第四活性材料層，所述第三活性材料層鄰接所述集流體，所述第三活性材料層包括活性炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑，所述第四活性材料層包括活性炭、粘結(jié)劑和樹脂。由此，可以提高電極的離子去除率和循環(huán)壽命。

15、在本發(fā)明的一些實施例中，所述第三活性材料層的厚度為60um~95um，所述第三活性材料層和所述第四活性材料層的總厚度不大于150um。

16、在本發(fā)明的一些實施例中，所述活性材料層包括層疊的第五活性材料層和第六活性材料層，所述第五活性材料層鄰接所述集流體，所述第五活性材料層包括活性炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑，所述第六活性材料層包括導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和樹脂。由此，可以提高電極的離子去除率和循環(huán)壽命。

17、在本發(fā)明的一些實施例中，所述第五活性材料層的厚度為60um~95um，所述第五活性材料層和所述第六活性材料層的總厚度不大于150um。

18、本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提出了一種電容去離子器件。根據(jù)本發(fā)明的實施例，電容去離子器件包括上述電容去離子電極。由此，該電容去離子器件具有較高的離子脫除率和較長的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種電容去離子電極，其特征在于，所述電容去離子電極包括集流體和活性材料層，所述活性材料層鄰接所述集流體至少一側(cè)，所述活性材料層包括活性炭、樹脂、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，所述電極為正極，所述活性材料層中的所述樹脂為陰離子交換樹脂，所述電極為負(fù)極，所述活性材料層中的所述樹脂為陽離子交換樹脂，所述活性炭與所述樹脂的質(zhì)量比為（1~2）：（3~1）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電極，其特征在于，所述樹脂的粒徑為2um~100um，優(yōu)選5um~15um。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電極，其特征在于，所述活性炭的粒徑為6um~8um，所述活性炭的比表面積為1000m2/g~3000m2/g，所述活性炭的孔徑為0.1nm~10nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述電極，其特征在于，基于所述活性材料層的總質(zhì)量，所述導(dǎo)電劑的質(zhì)量占比為3%~10%；

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述電極，其特征在于，所述陰離子交換樹脂包括ira402陰離子交換樹脂、ira900陰離子交換樹脂、717型陰離子交換樹脂中的至少一種；

6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述電極，其特征在于，所述活性材料層的厚度為60um~95um。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述電極，其特征在于，所述活性材料層包括層疊的第一活性材料層和第二活性材料層，所述第一活性材料層鄰接所述集流體，所述第一活性材料層包括活性炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑，所述第二活性材料層包括活性炭、樹脂、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑；

8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述電極，其特征在于，所述活性材料層包括層疊的第三活性材料層和第四活性材料層，所述第三活性材料層鄰接所述集流體，所述第三活性材料層包括活性炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑，所述第四活性材料層包括活性炭、粘結(jié)劑和樹脂；

9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述電極，其特征在于，所述活性材料層包括層疊的第五活性材料層和第六活性材料層，所述第五活性材料層鄰接所述集流體，所述第五活性材料層包括活性炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑，所述第六活性材料層包括導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和樹脂；

10.一種電容去離子器件，其特征在于，包括權(quán)利要求1-9中任一項所述電容去離子電極。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種電容去離子電極和電容去離子器件。所述電容去離子電極包括集流體和活性材料層，所述活性材料層鄰接所述集流體至少一側(cè)，所述活性材料層包括活性炭、樹脂、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，所述電極為正極，所述活性材料層中的所述樹脂為陰離子交換樹脂，所述電極為負(fù)極，所述活性材料層中的所述樹脂為陽離子交換樹脂，所述活性炭與所述樹脂的質(zhì)量比為（1~2）：（3~1）。該電極具有較高的離子去除率以及較長的循環(huán)壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：李哲,林勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：佛山市順德區(qū)美的飲水機(jī)制造有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5