【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水处理，具体涉及一种超疏水碳毡的制备方法及其在电化学水软化中的应用。
技术介绍
1、硬度是一项重要的饮用水水质指标，它主要是由溶解于水中的阳离子组成。天然水中硬度的主要来源是沉积岩、地下渗流以及土壤冲刷中的溶解性多价态的金属离子。按照我国现行《生活饮用水卫生标准》(gb5749—2006)中总硬度限值的要求(450mg/l)，大部分城市的饮用水可以满足要求，但是存在满足水质标准的“合格水”与居民日常使用过程中直观感受差的矛盾。
2、目前已经有许多方法用于水体的软化，主要包括:药剂软化法、离子交换软化法、膜分离软化法、吸附软化法和电化学软化法。其中电化学软化法是一种典型的主动型技术，其优势在于，在没有额外化学试剂的情况下，钙镁离子可以以固体沉淀的形式从水体中去除，从而防止水结垢。目前此技术已用于软化民用、工业冷、热水循环系统供水。该技术环境友好、无需加化学药剂、易实现自动化、投资低、兼具除硬和杀菌灭藻及缓释防腐等多重功效，与其他软化方法相比具有更大的技术优势。
3、而制约电化学软化技术发展的问题除了阴极面积需求高之外，还有一个重要的问题就是阴极上沉积的水垢层会使阴极失活，从而降低硬度去除效率。研究证明结晶诱导材料与阴极复合，能够显着促进结晶过程，并阻碍oh-迁移，从而增加碱性微环境的ph值。该设计揭示了增强结晶过程和降低阴极表面水垢沉积的策略是有效的，因此增强材料表面的结晶诱导能力是延长阴极失活时间和提升电化学水软化效率的重要方法之一。碳毡作为一种多孔材料，在水处理领域具有广泛应用。然而，未处
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的碳毡在诱导碳酸钙结晶方面的效果有限的问题，提供一种超疏水碳毡及其制备方法和应用。通过溶液法将硅烷引入碳毡中，经过固化处理，提高碳毡的表面疏水性，从而显著提升其对碳酸钙水垢的结晶诱导能力；将改性后的超疏水碳毡与不锈钢阴极复合使用，可以显著提升电化学软化水的阻垢效率。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种超疏水碳毡的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、将预处理后的聚丙烯腈基碳毡置于三口烧瓶中，加入过量的硝酸，水浴加热60℃处理1-2h后，用超纯水清洗至ph为中性，置于高温烘箱中60℃烘干4h，获得羧基化碳毡；
4、s2、在体积分数为10％-40％的乙醇水溶液中加入0.5-1.5ml的硅烷，以200-300rmp的速度搅拌15-60min，获得硅烷的水解溶液；
5、s3、在硅烷的水解溶液中加入羧基化碳毡，以200-300rmp的速度搅拌15-60min，搅拌结束后用超纯水清洗至ph为中性，置于高温烘箱中108℃烘干8h，获得硅烷改性的超疏水碳毡。
6、优选地，所述s1中，所述硝酸纯度为分析纯，水浴加热需配套冷凝回流装置。
7、优选地，所述硅烷为十六烷基三氯硅烷或十二烷基三氯硅烷。
8、本专利技术同时提供了上述制备方法制得的超疏水碳毡，所述超疏水碳毡的表面水接触角为150-162.3°。
9、本专利技术还提供了上述超疏水碳毡在电化学水软化中的应用，将所述超疏水碳毡与不锈钢阴极复合作为阴极使用，钛铱钌网状电极作为阳极使用，置于含高硬度离子水体中进行电化学水软化。
10、优选地，所述电化学水软化条件为：温度为20-30℃，硬度离子为350-870mg/l，电压为15-35v，处理时长为1h。
11、优选地，所述不锈钢阴极为镜面304电极。
12、本专利技术所具有的有益效果：
13、(一)本专利技术通过溶液法使用硅烷改性碳毡，改性后的碳毡具有表面疏水性，可以降低碳毡的表面能以及碳酸钙在碳毡表面的成核能垒，从而提升碳毡表面对碳酸钙水垢的结晶诱导能力；将硅烷改性后得到的超疏水碳毡与镜面不锈钢阴极复合使用，可以显著提升电化学软化水的阻垢效率，实现高效的水处理。
14、(二)本专利技术制备工艺简单，反应条件容易控制，原材料易得，制备成本低，适于工业大规模生产应用。
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1.一种超疏水碳毡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述硝酸纯度为分析纯，水浴加热需配套冷凝回流装置。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷为十六烷基三氯硅烷或十二烷基三氯硅烷。
4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法制得的超疏水碳毡，其特征在于，所述超疏水碳毡的表面水接触角为150-162.3°。
5.如权利要求4所述的超疏水碳毡在电化学水软化中的应用，其特征在于，将所述超疏水碳毡与不锈钢阴极复合作为阴极使用，钛铱钌网状电极作为阳极使用，置于含高硬度离子水体中进行电化学水软化。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述电化学水软化条件为：温度为20-30℃，硬度离子为350-870mg/L，电压为15-35V，处理时长为1h。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述不锈钢阴极为镜面304电极。
【技术特征摘要】
1.一种超疏水碳毡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s1中，所述硝酸纯度为分析纯，水浴加热需配套冷凝回流装置。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷为十六烷基三氯硅烷或十二烷基三氯硅烷。
4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法制得的超疏水碳毡，其特征在于，所述超疏水碳毡的表面水接触角为150-162.3°。
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