[发明专利]一种电催化氧化挥发性有机污染物为高价值产品耦合产氢的方法

说明书

本发明公开了一种电催化氧化挥发性有机污染物为高价值产品耦合产氢的方法。具体步骤包括：将挥发性有机污染物送入压缩机进行压缩，压缩后的挥发性有机污染物送入冷凝器，其中有机蒸汽从气态变成液态后，进入电催化系统进行电催化氧化过程。电催化系统采用三电极体系，包含参比电极、工作电极、对电极，恒电压区间为1.2～2.0V,电解液为0.1～2M的碱性溶液，电解结束后通过分离、萃取方法即可获得高价值产品。本发明可以彻底去除挥发性有机污染物中的有害物质，并将其转变为高利用价值的化工产品或原料，同时在阴极产生氢气，反应条件温和、不产生二次污染，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种电催化氧化挥发性有机污染物为高价值产品耦合产氢的方法，属于电催化氧化有机物转化领域。

背景技术

挥发性有机污染物是各种碳基化学物质，在大气压力(101.325千帕)下沸点介于50℃至260℃之间。其中大部分有毒，对人体健康有害。根据有机物的化学结构，挥发性有机污染物可分为烷烃、烯烃、炔、芳烃、卤代烃、醇、醛、酮、酯和硫/氮化合物。挥发性有机污染物来自室内和室外的排放。室内挥发性有机污染物来源主要包括办公用品、保温材料、清洁产品、建筑产品和印刷材料。大多数户外挥发性有机污染物来自石化、制药、表面腐蚀和汽车排放等工业过程排放，产生甲醛和苯等剧毒和致癌性挥发性有机污染物。挥发性有机污染物还会破坏环境，是平流层臭氧损耗和光化学烟雾形成的主要原因。随着挥发性有机污染物含量的增加，对人类健康和生态环境的危害越来越大，控制环境中挥发性有机污染物的通量显得尤为重要。因此，采用合适的挥发性有机污染物去除技术是非常重要和迫切的。吸收、冷凝、膜分离、热焚烧、催化燃烧、生物过滤等技术已被广泛应用于有机污染物的控制过程。高级催化氧化技术能够将污染物完全转化为二氧化碳和水，是一种可靠和有效的技术手段，近年来受到广泛关注，极具工业化应用前景。光催化及等离子技术已经成功的应用于挥发性有机污染物的高效处理过程。专利201810241723.9由降解滤层对挥发性有机化合物进行光催化反应，产生出氧化能力非常强的游离羟基和活性氧，具有较强的光氧化还原功能，能氧化分解各类有机化合物和部分无机物，将有机污染物分解为无污染的水(H₂O)和二氧化碳(CO₂)，但存在在反应过程酮、醛等中间体二次污染问题。另一方面，为进一步提高挥发性有机污染物的氧化、分解和去污性能，过量紫外灯的应用则产生了大量的臭氧，对人体眼睛、呼吸道、肺部等产生侵蚀和破坏，同时也对自然环境造成污染。专利201510291120.6采用压缩后吸附罐吸附的方式处理VOCs，其技术原理主要包括蒸汽对吸附剂进行加热分解，由于蒸汽分解过程中大部分活性炭会结块，而且干燥需要额外的配套设备，因此吸附剂的选择是一个难题。并且需要额外设备进行冷凝，大大增加了成本，经济效益比较低，所以该方法无法做到高效且无损失的处理VOCs。因此，急需一种新方法既能高效率的降解挥发性有机污染物，在既不产生二氧化碳的同时进行资源回收且产生了高价值产品，又能实现设备的简便化和低成本化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电催化氧化挥发性有机污染物为高价值产品耦合产氢的方法，具体涉及一种新型的耦合电催化方法及其新型电极材料的制备方案，合成的高价值产品又能作为有机合成的优良原料或重要中间体，为解决当今能源问题、废气污染提供了新思路。

本发明的一个方面提供了一种电催化氧化挥发性有机污染物为高价值产品耦合产氢的方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：