[发明专利]电化学装置、电化学分解尿素合成过氧化氢的方法、应用

说明书

本发明涉及化学领域，具体公开了一种电化学装置、电化学分解尿素合成过氧化氢的方法、应用，所述电化学装置包括电解反应装置与气体输送装置，电解反应装置用于在通电条件下于催化剂作用下在阳极将尿素进行分解并在阴极通过输入氧气或压缩空气进行合成生成过氧化氢，气体输送装置用于输送氧气或压缩空气确保实现同步尿素分解并且合成过氧化氢；而提供的电化学分解尿素合成过氧化氢的方法以氧气或空气为原料，通过采用同步电催化反应在催化剂作用下直接将废水中的尿素分解并同时可以合成过氧化氢，降低过电位，有助于治理环境，增强了设备利用率，可以有效降低生产成本，具有极大的商业价值和应用前景。

技术领域

本发明涉及化学领域，具体是一种电化学装置、电化学分解尿素合成过氧化氢的方法、应用。

背景技术

尿素，化学式为CO(NH₂)₂，外形是无色或白色针状或棒状结晶体，尿素是目前市场上使用量最大的含氮量最高氮肥产品，同时尿素也广泛应用于医药、食品、化妆品、纺织等领域，还是制造三聚氰胺、脲醛树脂、炸药等化工产品的重要原料。如此大的尿素生产量和使用量，不可避免的会产生大量的尿素废水(含尿素废水)。随着我国工业和农业的快速发展，尿素废水所带来的环境问题日益严重，尿素废水中含有大量的氨氮，如果含尿素的废水直接排放到环境中，必然会造成环境污染，如果进去江河湖泊中会使水体富营养化，产生异味，甚至使鱼类大量死亡。

过氧化氢作为一种强氧化剂，广泛应用于工业生产制造中，例如：工业漂白、废水处理、有机化合物的合成、化学氧化(包括从丙烯氧化大规模生产丙烯氧化物)以及燃料电池等技术应用。工业上95％的过氧化氢通过蒽醌氧化产生，该方法虽然已经成熟并能高效地生产大量的双氧水，但合成过程要用到2-烷基-9，10-蒽醌作为有机溶剂，贵金属钯作为加快反应速率的催化剂，存在着成本相对较高的问题。

目前，尿素废水的主要处理方法包括：化学催化水解法，热力学水解法，脲酶水解法，化学氧化法，生物水解法等。例如，热力学水解法是我国实际应用最普遍的技术，但是其在高温高压的情况下进行，条件要求高，动力需求大，能耗高，一般的中小型企业很难承受。因此上述的技术方案在实际使用时还存在以下不足：以上多种尿素废水的处理方法在工业应用中都存在着设备投入成本大，条件要求高等问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种电化学装置，以解决上述背景技术中提出的现有尿素废水的处理方法在工业应用中存在着投入成本高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电化学系统，包括：

电解反应装置，用于在通电条件下于催化剂作用下在阳极将尿素进行分解并在阴极通过输入氧气或压缩空气进行合成生成过氧化氢；以及

气体输送装置，所述气体输送装置的输出端与所述电解反应装置相连接，气体输送装置用于输送氧气或压缩空气确保实现同步尿素分解并且合成过氧化氢，通过电解反应装置进行分解尿素并合成过氧化氢，具体是在通电条件下于催化剂作用下在阳极将尿素进行分解，电解反应装置输入氧气或压缩空气后，在阴极反应合成过氧化氢以实现同步催化过程，通过采用同步电催化反应，在通过催化剂的作用下直接将废水中的尿素分解，有助于治理环境，保护水质，同时合成过氧化氢，降低过电位，增强了设备利用率，具有极大的商业价值和应用前景，不仅可以进行含尿素废水的治理，也可以用于生产过氧化氢，相比于传统的过氧化氢生产方法，例如蒽醌氧化法等，可以有效降低生产成本。

在本发明的另一个实施例中，还提供了一种电化学分解尿素合成过氧化氢的方法，采用上述的电化学装置，所述电化学分解尿素合成过氧化氢的方法具体包括以下步骤：将电解反应装置通电后于催化剂作用下在阳极将尿素进行分解，同时，在阴极通过气体输送装置输入的氧气或压缩空气进行反应合成过氧化氢。

在本发明的另一个实施例中，还提供了一种上述的电化学分解尿素并且合成过氧化氢的方法在污水处理和/或过氧化氢制备中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：