[实用新型]电极以及使用该电极的分离装置

说明书

本实用新型的涉及一种电极以及使用该电极的分离装置。电极包括：包括多孔材料的多孔部分、以及邻接所述多孔部分的离子交换膜，其中，该离子交换膜具有多个通孔，用以连通被所述离子交换膜覆盖的多孔部分和所述离子交换膜的外部空间。本实用新型的电极能够降低电极以及使用该电极的电化学去离子装置的结垢风险。

技术领域

本实用新型涉及一种用于电化学去离子工艺的电极以及使用该电极的分离装置。

背景技术

利用电渗析(ED)和频繁倒极电渗析(EDR)脱除待处理液体中的离子性物质是现有技术中公知的。电渗析装置是利用具有选择透过性的阴、阳离子交换膜，在直流电场的作用下，把一路液体中的电解质转移到另一路液体中去，以达到去离子或脱盐目的的系统。电渗析装置的主要部件有电极、离子交换膜、流道隔网、进出水管路等。频繁倒极电渗析装置的原理与电渗析基本相同，只是在运行过程中，每隔一定时间，正负电极相互倒换一次，以清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢，以确保系统的分离效率。

传统电渗析或频繁倒极电渗析装置中，电极与离子交换膜之间的流道为极室，其中，阳极室内发生氧化反应，产生氧气，阳极水呈酸性，阳极容易被腐蚀；阴极室内发生还原反应，产生氢气，阴极水呈碱性，阴极上容易结垢。因此，气体和水垢的产生造成极室电压降增大，使装置工作不稳定，甚至电极失效。

为解决上述问题，已有人提出采用多孔电极取代电渗析或频繁倒极电渗析装置中的普通电极。通过使多孔电极接触离子性溶液，当充电时电极的表观电容会非常大。当多孔电极用作阴极时，阳离子在静电力作用下被吸引到多孔电极表面，通过这种方式在电极/溶液界面处可形成双层电容器，该静电过程不产生气体，因此无需除气装置。

但这样的设计仍存在结垢问题。当通过施加电压，多孔电极吸附一定数量的离子后，进入静置阶段，这时，一些吸附的离子因为自放电而自动解吸附回到溶液中。在接下来施加反向电压进行解吸附时，由于吸附和解吸附时间相同，在自放电过程导致多孔电极处的离子不足以完成解吸附过程的情况下，可发生水的电解。当发生水的电解时，阴极处产生很多氢氧根离子，当与阴极相邻的溶液中有易于沉淀的例如钙镁等阳离子时，在电极表面和溶液中产生沉淀，导致结垢，使电极失效。

另外，在使用疏水的多孔材料作电极的电渗析或频繁倒极电渗析系统中，在施加电压时，水中的离子就很难进入到内部的多孔结构中形成双电层结构，导致电极的容量很低，因而为了达到容量要求就需要使用更多的多孔材料，这会增加电极的体积和成本。

因此，仍然需要改进的电极和电化学去离子装置。

实用新型内容

一方面，本实用新型实施例涉及一种用于电化学去离子工艺的电极，其包括：多孔部分，其包括多孔材料；邻接所述多孔部分的离子交换膜，该离子交换膜具有多个通孔，用以连通被所述离子交换膜覆盖的多孔部分和所述离子交换膜的外部空间。

优选的，所述多个通孔的面积占所述离子交换膜的面积的1％到50％。

优选的，所述多个通孔的面积占所述离子交换膜的面积的1％到10％。

优选的，所述多个通孔均匀地分布于所述离子交换膜上。

优选的，还包括邻接所述多孔部分的集电体，所述集电体和所述离子交换膜分别位于所述多孔部分的相对两侧。

另一方面,本实用新型实施例涉及一种分离装置，其包括一对所述电极。

优选的，上述分离装置，还包括置于所述一对电极之间的膜堆，所述膜堆包括多个交替排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜。

进一步的，在所述一对电极中，一个电极中的所述离子交换膜为阴离子交换膜，另一个电极中的所述离子交换膜为阳离子交换膜，所述膜堆中与所述包括阴离子交换膜的电极相邻的为阳离子交换膜，所述膜堆中与所述包括阳离子交换膜的电极相邻的为阴离子交换膜；或者