一种电极活性材料的亲水优化方法
技术领域
本发明属于水处理
技术领域
，具体地说，涉及一种电极活性材料的亲水优化方法。
背景技术
电吸附技术是一种利用电极表面吸附离子的效应实现水中离子的浓缩分离的新型水处理技术。它具有工艺流程简练、耐受性好、处理成本低等优点，特别适合对水质成分比较复杂的原水如各类污废水的除盐处理，对节水减排有着非常重要的技术支撑作用。
电吸附技术的核心是电吸附模块，通常由活性电极、集电极、隔离材料、电极基材及密封材料等组成。当含有离子的水从活性电极之间由隔离材料形成的水流通道之间流过时，在活性电极上所施加的直流电场的作用下，水中的离子分别向阴阳两极迁移并被吸附在活性电极的表面，从而使水中的离子浓度大大降低，在电极水流出口就得到经过去除离子处理的低离子含量的产品水。在活性电极吸附饱和后，通过将所施加的直流电场撤除，同时将阴阳活性电极进行短接，此时活性电极上的电荷被释放中和，失去对离子的吸引力，所吸附的离子又回到水流通道的水中，在活性电极的水流出口就得到离子浓度较高的浓缩水，活性电极也因此得到再生可以进行下个周期的吸附。以此周而复始，实现水的除盐处理的目的。
目前的电极活性材料因其具有一定的憎水性，同时在其内部有着极多的微小管孔，由于水的表面张力，作为工作介质的水无法充分进入这些微小的管孔中，造成活性材料的表面积无法充分利用，造成电极活性材料性能大幅下降，导致水中的离子无法完全被吸附去除。
因此，一种能够改变活性电极材料，使得其具备较好的亲水性的工艺方法亟待研究。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供了一种电极活性材料的亲水优化方法，用于改变以往电极活性材料因其表面积无法充分浸润介质水和活性材料的表面憎水性导致电吸附除盐效率低下的不足之处。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种电极活性材料的亲水优化方法，应用于水的电容性除盐，包括：
步骤a.提供电容性除盐所需的电吸附模块，电吸附模块具有活性材料制作的活性电极；
步骤b.提高活性电极的表面积充分利用，在浸润活性电极的水中加入酸溶液，酸溶液与水比例为1:10；
步骤c.通过酸水的混合液，浸泡活性电极，且浸泡时间大于10h；
步骤d：生成活性电极的亲水基团，在位于活性电极两端输入极对电压至2V-2.5V，保持20min，然后短接放电至结束；在此过程中，水需一直在电极中流动；
步骤e：在位于活性电极两端输入反向极对电压2V-2.5V，保持20min，然后短接放电至结束；在此过程中，水需一直在电极中流动；
步骤f：反复步骤d至步骤e操作2-3个轮次至结束。
根据本发明一实施方式，其中上述酸溶液为盐酸溶液，且浓度为28%-30%。
根据本发明一实施方式，其中上述活性材料为活性炭。
根据本发明一实施方式，其中上述步骤f中每个轮次之间间隔10min。
根据本发明一实施方式，其中上述步骤c中浸泡时间为18h。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
通过在水中通入一定比例的盐酸溶液，使水的表面张力大幅下降，并能充分扩散浸润至活性材料的各类孔径的管孔中，增加活性材料的表面积利用，以容纳更多的工作介质水；同时在电极上输入极对电压，产生氧化反应，生成亲水基团，改变活性材料的憎水特性，最终提高电极活性材料性能，提高除盐效果。
当然，实施本发明的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明公开了一种电极活性材料的亲水优化方法，应用于水的电容性除盐，包括：
步骤a.提供电容性除盐所需的电吸附模块，电吸附模块具有活性材料制作的活性电极；
步骤b.提高活性电极的表面积充分利用，在浸润活性电极的水中加入酸溶液，酸溶液与水比例为1:10；在本步骤中，通过加入酸溶液，旨在降低水的表面张力，使得介质水能充分扩散至电极活性材料的众多微小管孔中，以此充分浸润介质水。
步骤c.通过酸水的混合液，浸泡活性电极，且浸泡时间大于10h；
步骤d：生成活性电极的亲水基团，在位于活性电极两端输入极对电压至2V-2.5V，保持20min，然后短接放电至结束；在此过程中，水需一直在电极中流动；在本步骤中，旨在改变活性材料的憎水特性，通过在电极上输入直流电，使电极发生氧化反应。
步骤e：在位于活性电极两端输入反向极对电压2V-2.5V，保持20min，然后短接放电至结束；在此过程中，水需一直在电极中流动；
步骤f：反复步骤d至步骤e操作2-3个轮次至结束。
在本发明中，活性材料可优选为活性炭，其表面具有无数细小空隙，分为大孔、中孔、小孔、及微孔，其中活性炭表面的微孔直径大多在2～50nm之间，在水的电吸附除盐过程中，对于部分的中孔，大部分的小孔及微孔，因为孔径过小，所以作为工作介质的水无法充分进入这些孔径较小的孔中，造成其对于水中的离子无法做到有效吸收，致使除盐效率低下的麻烦。本发明通过在水中添加酸溶液，使水的表面张力大幅下降，并能充分扩散浸润至活性材料的各类孔径的管孔中，增加活性材料的表面积利用，以容纳更多的工作介质水。
优选地，步骤c中浸泡时间为18h，充分使得酸溶液进入活性炭电极的表面，充分吸收反应，增加比表面积。
另外，待活性炭表面经过酸溶液浸泡，表面孔隙的比表面积最大化之后，通过调高电极两端的极对电压，使得活性炭电极产生氧化反应，并在其表面生成亲水基团，增加活性炭材料的亲水效果。如此一来，活性炭电极便能改变其憎水特性，容纳更多的工作介质水，从而提高水中带电离子的吸附量，最终提高除盐效果。
优选一实施方式中，本发明的酸溶液为盐酸溶液，酸度适中，且浓度为28%-30%。
需要了解的是，步骤d中利用活性炭电极表面的电化学特性来实现水中带电离子的去除，实现水的净化，当调高电压值至2V-2.5V时，便能使得活性炭电极产生氧化反应，继而产生亲水基团，最终再降下电压，短接放电，完成电容性除盐工作，操作方便。
优选地，步骤d-步骤e至少操作循环两三次，且每次间隔10min，使得活性炭电极的氧化反应更为充分，产生足够且充分的亲水基团。
综上所述，本发明通过在水中通入一定比例的盐酸溶液，使水的表面张力大幅下降，并能充分扩散浸润至活性材料的各类孔径的管孔中，增加活性材料的表面积利用，以容纳更多的工作介质水；同时在电极上输入极对电压，产生氧化反应，生成亲水基团，改变活性材料的憎水特性，最终提高电极活性材料性能，提高除盐效果。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
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