[发明专利]用于气-固相电催化反应的反应器及其消除VOCs的方法

说明书

本发明提供了一种用于气‑固相电催化反应的反应器及其消除VOCs(挥发性有机污染物)的方法，所述反应器包括阳极气室、阴极气室、电催化阳极、隔膜和电催化阴极，电催化阳极和电催化阴极均透气；隔膜置于电催化阳极和电催化阴极之间，且三者组成整体，构成一体结构；阳极气室和阴极气室独立地为设有通孔的腔体，一体结构置于阳极气室的通孔和阴极气室的通孔之间，并将阳极气室的通孔和阴极气室的通孔覆盖。所述电解池能够在室温下消除室内挥发性有机污染物，且生成的产物大部分为CO₂；另外，所述电解池用于消除室内挥发性有机污染物安全、方便、能耗小——仅需2V外加直流电压就可以实现VOCs氧化降解。

技术领域

本发明属于电解池及挥发性有机污染物净化技术领域，涉及一种用于气-固相电催化反应的反应器及其消除VOCs的方法。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)是室内空气中的主要气态污染物，包括甲醛和苯系物。这些污染物对人体健康具有很大危害，可致病、致癌或致畸。市场上，消除室内空气中VOCs的净化技术主要包括物理吸附、臭氧氧化、光催化、热催化氧化和等离子体净化技术。但是这些技术普遍存在能耗高、具有安全隐患及产生二次污染的问题。

热催化氧化法具有操作简单的优点，能够将VOCs降解为无毒的CO₂和水。目前，已有室温条件下就能够将甲醛完全氧化为CO₂和水的催化材料和相关室内空气净化产品，但氧化降解苯系物的产品还未发现。由于苯系物分子结构复杂，室温条件下热催化氧化消除苯系物还难以实现。目前，即使是活性最高的催化剂，苯系物燃烧的温度也要150℃左右，难以应用于室内环境条件下的苯系物净化。因此开发安全经济、无二次污染的苯系物消除方法，对提高室内空气质量具有非常重要的意义。

电催化氧化技术的显著优势是能够在常温常压的条件下，通过改变界面电场有效地降低反应体系的能垒，是一种基本对环境无污染、低能耗的“绿色”技术，并且所有的有机分子都可以通过电化学方法氧化。近年来，电催化氧化技术应用于液相有机污染物消除的研究广泛，从简单的直链有机物到复杂的多环芳烃类化合物，电催化方法都可以将这些有毒污染物氧化成CO₂和水。

CN 103074638A公开了一种用于电化学制取气体的双气室双光窗电解池，包括反应池和盖板，盖板设置于反应池的开口处，盖板与反应池之间为可拆卸的密封连接，所述盖板上设有若干连接端口，所述反应池内设有隔板，隔板将反应池内的空间分为工作电极反应室和辅助电极反应室两部分，所述隔板的上边缘与反应池顶面平齐，隔板的前、后侧边缘与反应池的前、后内壁密封连接，隔板下边缘与反应池底部之间留有可使电解液在工作电极反应室和辅助电极反应室之间自由流动的空间，反应池的侧面上对应工作电极反应室和辅助电极反应室的位置分别镶嵌有一个可透光的玻璃窗口。该双气室双光窗电解池实现了工作电极和辅助电极表面生成气体的有效隔离，从而便于控制实验结果的精确性。

但是，目前尚没有利用电催化氧化技术消除室内挥发性有机污染物的研究。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于气-固相电催化反应的反应器及其消除VOCs的方法，所述反应器结构简单，可用于室温消除挥发性有机污染物，且生成的产物大部分为CO₂。

本发明如无特殊说明，所述室温是指20-45℃，所述wt％是指质量百分含量，所述v％是指体积百分含量。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种用于气-固相电催化反应的反应器，所述反应器包括阳极气室、阴极气室、电催化阳极、隔膜和电催化阴极，所述电催化阳极和电催化阴极均透气；

所述隔膜置于电催化阳极和电催化阴极之间，且三者组成整体，构成一体结构；