[发明专利]电化学法降解气态有机污染物的装置及其方法

说明书

本发明公开一种电化学法降解气态有机污染物的装置及其方法。其中，所述电化学法降解气态有机污染物的装置包括电化学反应器，所述电化学反应器包括电源、阳极、阴极、质子交换膜，所述质子交换膜设于所述阳极和所述阴极之间，且所述阳极、所述质子交换膜及所述阴极夹紧设置，所述质子交换膜为透气型质子交换膜。本发明的技术方案能够有效提升高流速下的污染物的降解效率。

技术领域

本发明涉及气态有机污染物净化技术领域，特别涉及一种电化学法降解气态有机污染物的装置及其方法。

背景技术

目前，针对挥发性气相有机污染物的降解方法很多，但都存在这样那样的问题，电化学氧化法因无须投加任何化学试剂，操作简单且绿色环保而备受关注。

电化学氧化法采用的电化学反应器中质子交换膜普遍为非气体透过型结构，在降解过程中，气态有机污染物需要从单侧阳极进气流道进入，流入阳极并在阳极与质子交换膜的界面处发生降解，随后降解后的气体再从界面处扩散回到至阳极进气流道，这样进气和出气会彼此混合并产生干扰，难以实现高流速下污染物的有效降解。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种电化学法降解气态有机污染物的装置及其方法，旨在有效提升高气体流速下的降解效率。

为实现上述目的，本发明提出的电化学法降解气态有机污染物的装置包括电化学反应器，所述电化学反应器包括电源、阳极、阴极、质子交换膜，所述质子交换膜设于所述阳极和所述阴极之间，且所述阳极、所述质子交换膜及所述阴极夹紧设置，所述质子交换膜为透气型质子交换膜。

可选的实施例中，所述透气型质子交换膜中孔隙的孔径范围为0.1μm- 20000μm；和/或，所述透气型质子交换膜中孔隙的密度范围为2ppi- 10000ppi。

可选的实施例中，所述透气型质子交换膜的厚度范围为5μm-3000μm。

可选的实施例中，所述阳极设有亚氧化钛材料涂层。

可选的实施例中，所述亚氧化钛材料涂层的厚度范围为0.1μm-500μm。

可选的实施例中，所述阳极为透气金属电极，所述透气金属电极选用泡沫钛电极、泡沫钛合金电极、钛网电极及钛合金网电极中的一种。

可选的实施例中，所述阴极为负载有氧气还原催化剂的透气电极，所述氧气还原催化剂选用铂、铑、钌、钯、镍、氧化钴、铁化合物及钼化合物中的至少一种，所述透气电极选用碳纸电极、碳纤维布电极、泡沫镍电极、泡沫钛电极及泡沫钛合金电极、钛网电极及钛合金网电极中的一种；和/或，所述电化学反应器设有多个，多个所述电化学反应器串联设置。

本发明还提出了一种电化学法降解气态有机污染物的方法，应用于如前所述的电化学法降解气态有机污染物的装置，包括以下步骤：

在阴极和阳极之间施加直流电压；

将含气态有机污染物的气体自阳极进入，所述含有气态有机污染物的气体在阳极降解，降解后依次穿过质子交换膜和阴极后排出。

可选的实施例中，所述含气态有机污染物的气体的相对湿度为2％- 100％。

可选的实施例中，所述直流电压的范围为0.3V-36V；和/或，降解气态有机污染物过程中的温度控制在负40℃至70℃范围内。

本发明的技术方案，采用电化学法降解气态有机污染物的装置降解气态有机污染物，其中电化学反应器的质子交换膜采用透气型质子交换膜，这样在降解气态有机污染的过程中，被降解气体直接透过质子交换膜和阴极后排出反应装置，不会与后续进入的待降解气体混合，如此可以有效地提升高气体流速下的降解效率。同时，本发明装置的整体结构更加紧凑。此外，本发明电化学降解气态有机污染物装置适用于所有的气态有机污染物的降解，且不受到有机污染物水溶性的限制，应用范围较广，在环境污染治理领域有很大的应用潜力。

附图说明