The invention belongs to the field of environmental protection and resource recovery, and in particular relates to a method for extracting anions and cations by an electronically regenerated electronically controlled ion exchange system. The water body to be treated enters the self-electrically regenerated electronically controlled ion exchange system. Because of the potential difference between the electronically controlled cation and anion exchange electrodes, the system can spontaneously extract the anion and cation from the water and release the electric energy, and store the electric energy in the energy storage element for use. After the adsorption is saturated, the water body to be treated is replaced by regenerative concentrated liquid, and the energy storage device is applied to the electronically controlled anion and cation exchange electrodes. The target ion is regenerated by adding reverse voltage. After regeneration is complete, the regenerated concentrated liquid is replaced by a new water body to be treated for the next cycle. The energy storage element is supplemented by renewable energy outside the system. The whole process of separating and recovering anions and cations has low energy consumption and no secondary pollution. The regenerated liquid obtained after extracting anions and cations has high content and good purity, which can be reused for recycling.
【技术实现步骤摘要】
一种自电再生式电控离子交换系统提取阴阳离子的方法
本专利技术属于资源回收领域,具体涉及一种自电再生式电控离子交换系统提取阴阳离子的方法。
技术介绍
随着新能源、电动汽车、电子信息产品的快速发展,锂、钴、镍等一些高附加值的金属阳离子的需求量和价格迅速攀升,已被视为一种战略资源,这些高附加值的金属阳离子的提取也成为人们研究的热点问题。此外,我国盐湖和海洋中含量丰富的溴元素,工业废水中对设备有腐蚀作用的氯离子,自然水体中对人体有危害的高氯酸根离子等一些阴离子,因现有技术所困,无法对其进行有效分离。水中的阴阳离子难以提取分离的原因主要是由于离子浓度低且各同类离子之间干扰性强,分离难度大。因此,研究和开发经济、高效、绿色的提取低浓度的阴阳离子技术来促进资源与环境的可持续发展已刻不容缓。现有的常规的离子提取技术有离子筛吸附法和电化学法。离子筛吸附法具有简便、选择性高、吸附剂可循环使用等优点,但大部分离子筛吸附材料都存在吸附速率慢、回收困难、酸洗再生溶损严重、循环性能差、易产生二次污染等缺点,极大地限制了离子筛吸附法的工业应用。电化学离子提取技术主要以电渗析为主,该方法具有易操作和节省空间等优点,但存在渗析膜易结垢、总体能耗大等诸多问题。此外,其他常规离子提取技术有纳滤、沉淀法、萃取法等,但这些方法存在设备庞大、流程复杂、能耗高、污染严重等无法克服的缺点。电控离子交换是吸附(离子交换)、固相萃取和电化学等相结合的新型离子选择性分离技术,通过电化学调节电活性(即电位响应型)离子交换功能材料的氧化/还原状态(电位)来控制离子的置入/释放,实现快速、高效的分离回收溶液中低浓度 ...
【技术保护点】
1.一种自电再生式电控离子交换系统提取阴阳离子的方法,其特征在于,将电控阴、阳离子交换电极以及储能元件组装成为自电再生式电控离子交换系统,使待处理水体进入系统,由于电控阴、阳离子交换电极存在电势差,能够自发的提取待处理水体中的目标阴阳离子并放出电能,将电能回收储存在储能元件中待用;吸附饱和后将待处理水体置换成再生浓缩液,通过系统外的可再生电能对储能元件补充部分电能,储能元件对电控阴、阳离子交换电极施加反向电压进行再生回收目标阴阳离子,再生完全后将再生浓缩液置换成新的待处理水体,进行下一次循环;所述再生浓缩液是由水以及与目标阴阳离子相同的溶质制成的,且再生浓缩液中阴阳离子的浓度大于待处理水体中的目标阴阳离子的浓度。
【技术特征摘要】
1.一种自电再生式电控离子交换系统提取阴阳离子的方法,其特征在于,将电控阴、阳离子交换电极以及储能元件组装成为自电再生式电控离子交换系统,使待处理水体进入系统,由于电控阴、阳离子交换电极存在电势差,能够自发的提取待处理水体中的目标阴阳离子并放出电能,将电能回收储存在储能元件中待用;吸附饱和后将待处理水体置换成再生浓缩液,通过系统外的可再生电能对储能元件补充部分电能,储能元件对电控阴、阳离子交换电极施加反向电压进行再生回收目标阴阳离子,再生完全后将再生浓缩液置换成新的待处理水体,进行下一次循环;所述再生浓缩液是由水以及与目标阴阳离子相同的溶质制成的,且再生浓缩液中阴阳离子的浓度大于待处理水体中的目标阴阳离子的浓度。2.根据权利要求1所述的一种自电再生式电控离子交换系统提取阴阳离子的方法,其特征在于,所述电控阴离子交换电极为聚吡咯电极、溴氧铋/聚吡咯复合电极、溴氧铋/聚苯胺复合电极、铁钴层状双金属氢氧化物/聚苯胺复合电极、铁钴层状双金属氢氧化物/聚吡咯复合电极中的一种。3.根据权利要求1或2所述的一种自电再生式电控离子交换系统提取阴阳离子的方法,其特征在于,所述电控阳离子交换电极为铁氰化镍电极、铁氰化镍/聚苯胺复合电极、铁氰化镍/聚吡咯复合电极、锰酸锂/聚苯胺复合电极、锰酸锂/聚吡咯复合电极、α-磷酸锆/聚苯胺复合电极、α-磷酸锆/聚吡咯复合电极、双硫代水杨酸/聚苯胺复合电极、双硫代水杨酸/聚吡咯复合电极中的一种。4.根据权利要求1或2所述的一种自电再生式电控离子交换系统提取阴阳离子的方法,其特征在于,所述的待处理水体为盐湖水、海水、工业废水、生活污水、自然污水中的一种。5.根据权利要求3所述的一种自电再生式电控离子交换系统提取阴阳离子的方法,其特征在于,所述的待处理水体为盐湖水、海水、工业废...
【专利技术属性】
技术研发人员:王忠德,牛俊健,尹龙平,田思航,刘晔,
申请(专利权)人:太原理工大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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