[发明专利]一种含盐废水电解制氢耦合固碳系统及其方法

说明书

本发明提出了一种含盐废水电解制氢耦合固碳系统以及方法，包括预处理系统、电解槽、气液反应塔、蒸发结晶塔。含盐废水经过预处理后进入电解槽；在阴极生成氢气和NaOH溶液，氢气作为能源物质回收，NaOH溶液进入气液反应塔与富碳烟气接触反应，固定烟气中的二氧化碳，并生成NaHCO₃溶液；通过低温空气蒸发结晶，分离溶液中NaHCO₃，剩余的含盐溶液重新进入电解反应。本发明该系统设计合理，实现了废水的处理、资源化回收以及能源物质的生产。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及到一种含盐废水电解制氢耦合固碳系统及其方法。

背景技术

在水资源短缺、水污染日益严重的形势下，提高水的处理、回用效率，实现废水的近零排放逐渐受到重视，电力、煤化工等行业已开展了废水近零排放的工程实施。目前，废水近零排放主要采用预处理、浓缩、结晶或干化工艺，预处理主要是去除废水中的有机物、重金属以及钙镁等硬度离子，最终废水中剩余的污染物主要为钠盐和钾盐，且阴离子主要为氯离子。这部分含盐废水最终浓缩、结晶后形成废盐，或与煤灰等固体废弃物混合，未得到充分利用。未来随着废水零排放的推进，大量的浓盐水将带来次生的环境问题。

浓盐水可以作为电解过程的重要电解质，电解浓盐水主要生成氢气等能源物质，而氢气是一种绿色、高效的二次能源，在交通、电力、化工等领域具有广阔的应用空间。因此，浓盐水可以作为电解制氢过程的重要原料。因此，含盐废水电解制氢具有较大的应用潜力。

因此，如何提供一种含盐废水电解制氢的系统以及方法，通过电解过程实现含盐废水的综合利用，生成绿色的能源物质氢气是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，提出了一种含盐废水电解制氢耦合固碳系统以及方法，通过电解过程实现含盐废水的综合利用，生成绿色的能源物质氢气，同时，电解液可进一步用于二氧化碳的固定，推动碳中和。

有鉴于此，根据本发明的第一个目的提出了一种含盐废水电解制氢耦合固碳系统，包括

电解槽，内部交替布置阳极室和阴极室，以及隔离阳极室和阴极室的隔膜；

气液反应塔，设置在电解槽下游接收阴极室中的碱液，同时外接富碳烟气；碱液和富碳烟气与气液反应塔内部设置的填料接触层接触进行固碳反应；

蒸发结晶塔，设置在气液反应塔下游接收固碳反应后的溶液，同时外接低温空气使固碳反应后的溶液浓缩结晶。

前述含盐废水电解制氢耦合固碳系统，电解槽为离子交换膜电解槽；隔膜为阳离子交换膜。

前述含盐废水电解制氢耦合固碳系统，阴极室设有盐水入口、碱液出口和氢气出口；碱液出口与气液反应塔连接。

前述含盐废水电解制氢耦合固碳系统，气液反应塔为气液逆流喷淋塔包括碱液入口、溶液出口、设置在气液反应塔内底部的集水池、中部为填料接触层、上部的喷淋层；集水池中的液体从上到下循环喷淋；碱液入口与碱液出口连接；集水池底部设置第一布气管，第一布气管外接富碳烟气。

优选的，集水池液位以上也设置有第一布气管。

本发明中，气液反应塔的集水池中的碱液通过循环水泵循环喷淋，且集水池底部和液位以上均设置第一布气管。

前述含盐废水电解制氢耦合固碳系统，蒸发结晶塔为气液逆流喷淋塔，包括溶液入口、设置在蒸发结晶塔内底部的集液池、上部的喷淋液层；集液池中的液体从上到下循环喷淋；溶液入口与溶液出口连接；集液池中液位以上设置第二布气管；第二布气管外接低温空气。

本发明中，蒸发结晶塔的集液池中的溶液通过循环水泵循环喷淋。