一种电极电容去离子装置、具有该去离子装置的分离系统以及该分离系统的使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及水处理技术领域，具体来说是一种电极电容去离子装置、具有该去离子装置的分离系统以及该分离系统的使用方法，包括固定机构、导电机构以及反应机构；所述导向机构包括至少两个间隔相对分布的石墨集流板；所述反应机构包括中空反应板以及中空浓缩板；所述固定机构包括两个间隔相对分布的固定板；所述导电机构以及反应机构分布在两个固定板之间区域；所述中空反应板与中空浓缩板之间设有阳离子交换膜；本发明专利技术公开的电机电容去离子装置，通过增加中空浓缩板，可以简化后续离子脱附过程，继而减少后续操作流程；同时，通过阳离子交换膜的设置，当限定阳离子类型，基于离子水合半径的离子筛分功能，进而使得离子选择性分离效果更好。效果更好。效果更好。

【技术实现步骤摘要】
一种电极电容去离子装置、具有该去离子装置的分离系统以及该分离系统的使用方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，具体来说是一种电极电容去离子装置、具有该去离子装置的分离系统以及该分离系统的使用方法。

技术介绍

[0002]锂电池作为当今新能源研发的一个热门材料，在国内新能源领域尤其是作为新能源汽车的动力电池方面占有很重要的地位。
[0003]但随着我国新能源汽车产业的发展，动力电池报废渐成规模。大量报废的锂离子电池若得不到及时良好的处理，将对环境、人体健康产生严重危害，并造成资源浪费。
[0004]典型的汽车锂离子电池正极包含锂(Li)、钴(Co)和镍(Ni)等稀缺矿产资源。
[0005]其中，在锂电池正极材料制作成本中，锂占到近一半，锂资源的重要性不亚于石油等战略性资源。
[0006]未来几年，市场对于锂的需求将出现巨大的增长；钴也是一种重要的储备资源，在商业、工业乃至于军事领域都应用广泛，广泛用于冶金、化工、合金、电池和采矿行业，无论是智能手机还是飞机引擎的制造，钴都是不可或缺的金属之一。
[0007]为此利用相应技术开展废旧钴酸锂电池中的锂钴资源回收研究，对于缓解重金属资源危机具有十分重要的意义。
[0008]废旧钴酸锂电池经过预处理后可以去除一些无回收利用价值的物质，将锂电池中存在回收意义的正极材料与其余材料分离开，再利用浸出剂将正极材料中的有价重金属浸出至溶液中以离子态存在，最后对浸出溶液中的金属离子进行分离提纯。
[0009]传统的分离提纯技术主要有溶剂萃取法、离子交换树脂法、化学沉淀法以及电沉积法。
[0010]然而这些传统分离提纯技术均存在投资成本高、回收率低、选择性差、分离效果差以及增加了额外的污染效应等问题。
[0011]电容去离子技术(Capacitive deionization,CDI)起源于20世纪60年代，是一种基于电驱动的膜分离技术，因其简单、低能耗、环境友好等优势逐渐发展起来。
[0012]然而它存在着存储能量效率低、共离子效应大、溶液与电极间界面电阻高、电极饱和和需要电极再生、充放电转换过程中会导致溶液的损失等问题。
[0013]所以为了解决或者改善至少一个问题，一种新型的离子分离设备或者系统是现在所需要的。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的是提供一种结构简单，并且可以对锂离子和钴离子进行选择性分离的电极电容去离子装置。
[0015]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0016]一种电极电容去离子装置，包括固定机构、导电机构以及反应机构；
[0017]所述导向机构包括至少两个间隔相对分布的石墨集流板；
[0018]所述反应机构包括中空反应板以及中空浓缩板；
[0019]两个所述石墨集流板之间至少分布有一个反应机构；
[0020]所述固定机构包括两个间隔相对分布的固定板；
[0021]所述导电机构以及反应机构分布在两个固定板之间区域；
[0022]所述中空反应板与中空浓缩板之间设有阳离子交换膜。
[0023]所述石墨集流板上设有电极通道；所述电极通道在石墨集流板上呈蜿蜒布置；所述中空反应板或中空浓缩板与相邻石墨集流板之间设有阴离子交换膜。
[0024]所述中空反应板包括反应板，所述反应板上设有反应内腔；所述中空浓缩板包括浓缩板，所述浓缩板上设有浓缩腔；所述反应板上设有第一进液孔和第一出液孔；所述第一进液孔和第一出液孔分别与反应内腔相连通；所述第一进液孔和第一出液孔分布在反应板的对角处；所述浓缩板上设有第二进液孔和第二出液孔；所述第二进液孔和第二出液孔分别与浓缩腔相连通；所述第二进液孔和第二出液孔分布在浓缩板的对角处。
[0025]两个所述石墨集流板分别通过密封圈与相邻中空反应板或中空浓缩板相贴合。
[0026]一种锂钴离子用分离系统，包括流动电极供给机构、电源机构、浓缩循环机构以及待处理溶液供给机构；所述流动电极供给机构、待处理溶液供给机构以及浓缩循环机构分别通过管道机构与所述电极电容去离子装置相连接。
[0027]所述电源机构与电极电容去离子装置中的石墨集流板相连接，所述电源机构包括直流电源箱，所述直流电源箱通过导线分别与两个石墨集流板相连接。
[0028]所述流动电极供给机构通过管道机构与电极电容去离子装置中的石墨集流板相连接；所述浓缩循环机构通过管道机构与极电容去离子装置中的中空浓缩板相连接；所述待处理溶液供给机构通过管道机构与电极电容去离子装置中的中空反应板相连接。
[0029]所述分离系统包括两个流动电极供给机构；所述流动电极供给机构包括电极液供液箱，所述电极液供液箱内布置有流动电极液，所述流动电极液内包含柠檬酸镁碳化材料。
[0030]所述管道机构包括进料管道和出液管道，所述进料管道和出液管道均为硅胶管；所述进料管道上布置有蠕动泵；所述流动电极供给机构、待处理溶液供给机构以及浓缩循环机构分别通过进料管道与所述电极电容去离子装置相连接；所述电极电容去离子装置通过出液管道分别与所述流动电极供给机构、待处理溶液供给机构以及浓缩循环机构相连接。
[0031]一种所述锂钴离子用分离系统的使用方法，所述使用方法包括如下步骤：
[0032]步骤1：配制两杯流动电极；一杯作为阳极电极液，一杯作为阴极电极液；同时在处理溶液供给机构中加入待处理液；
[0033]步骤2：利用蠕动泵将阳极电极液和阴极电极液输送到对应的石墨集流板中；利用蠕动泵将待处理液输送至中空反应板内；利用蠕动泵把循环液泵入中空浓缩板内；
[0034]步骤3：由电源机构提供电场力，进而对所述待处理液中的离子进行吸附分离。
[0035]本专利技术的优点在于：
[0036]本专利技术公开了一种电极电容去离子装置、具有该去离子装置的分离系统以及该分离系统的使用方法。
[0037]本专利技术公开的电机电容去离子装置，通过增加中空浓缩板，可以简化后续离子脱附过程，继而减少后续操作流程。
[0038]另外，本专利技术通过阳离子交换膜的设置，当限定阳离子类型，实现基于离子水合半径的离子筛分功能，进而使得离子选择性分离效果更好。
[0039]同时，本专利技术采用柠檬酸镁碳化材料制备流动电极溶液，使得流动电极溶液具有大比表面积、高介孔率和负表面电荷的材料，大幅提升吸附效率，由于不需要额外的碳源和预处理过程，因此非常简单和经济。
附图说明
[0040]下面对本专利技术说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
[0041]图1为本专利技术电极电容去离子装置的结构示意图。
[0042]图2为本专利技术分离系统的整体结构示意图。
[0043]上述图中的标记均为：
[0044]1、电导率仪，2、管道机构，3、待处理溶液供给机构，4、蠕动泵，5、流动电极供给机构；6、电源机构，7、电极电容去离子装置；8、固定板，9、石墨集流板，10、中空反应板，1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极电容去离子装置，其特征在于，包括固定机构、导电机构以及反应机构；所述导向机构包括至少两个间隔相对分布的石墨集流板；所述反应机构包括中空反应板以及中空浓缩板；两个所述石墨集流板之间至少分布有一个反应机构；所述固定机构包括两个间隔相对分布的固定板；所述导电机构以及反应机构分布在两个固定板之间区域；所述中空反应板与中空浓缩板之间设有阳离子交换膜。2.根据权利要求1所述的一种电极电容去离子装置，其特征在于，所述石墨集流板上设有电极通道；所述电极通道在石墨集流板上呈蜿蜒布置；所述中空反应板或中空浓缩板与相邻石墨集流板之间设有阴离子交换膜。3.根据权利要求1所述的一种电极电容去离子装置，其特征在于，所述中空反应板包括反应板，所述反应板上设有反应内腔；所述中空浓缩板包括浓缩板，所述浓缩板上设有浓缩腔；所述反应板上设有第一进液孔和第一出液孔；所述第一进液孔和第一出液孔分别与反应内腔相连通；所述第一进液孔和第一出液孔分布在反应板的对角处；所述浓缩板上设有第二进液孔和第二出液孔；所述第二进液孔和第二出液孔分别与浓缩腔相连通；所述第二进液孔和第二出液孔分布在浓缩板的对角处。4.根据权利要求1所述的一种电极电容去离子装置，其特征在于，两个所述石墨集流板分别通过密封圈与相邻中空反应板或中空浓缩板相贴合。5.一种锂钴离子用分离系统，其特征在于，包括流动电极供给机构、电源机构、浓缩循环机构以及待处理溶液供给机构；所述流动电极供给机构、待处理溶液供给机构以及浓缩循环机构分别通过管道机构与权利要求1
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4任一项所述电极电容去离子装置相连接。6.根据权利要求5所述的一种锂钴离子用分离系统，其特征在于，所述电源机构与电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琳，殷志伟，曹雏清，
申请(专利权)人：长三角哈特机器人产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：