[发明专利]一种电解制氢耦合降解有机物废水装置

说明书

本发明公开了一种电解制氢耦合降解有机物废水装置，包括装置本体，装置本体的两侧分别为阳极和阴极，阳极和阴极之间设置有三明治结构隔膜，三明治结构隔膜从靠近阳极的一侧依次设置氯离子交换膜、阳离子交换树脂和氯离子交换膜，阳极一侧设置有海水入口、海水出口和气体出口一，阴极一侧设置有纯水入口、碱水出口和气体出口二。本发明通过改良的处理方法和先进的电解装置，具有优异的耐腐蚀性和运行稳定性，不仅可实现高盐高氨氮有机物废水的高效、低成本制氢，还能通过电解过程中产生的·OH高活性自由基去除水中的有机污染物，达到制氢去污合二为一、两者耦合的效果，经济效益好。

技术领域

本发明涉及有机物废水处理及电解制氢装置技术领域，具体涉及到一种电解制氢耦合降解有机物废水装置。

背景技术

当前我国氢能产业正在快速发展，燃料电池产品快速迭代。在氢能产业快速发展的同时，产业链面临的关键共性问题亟需深入研究，以凝聚行业共识，提供政策参考，保障氢能发展的关键制度供给。而氢能的制造所带来的环境污染问题，氢能的高效制取成为中重中之重。

在减少碳排放、能源安全、促进经济增长等因素的驱动下，美国、欧盟、日本等国家和地区依据当地实际情况，逐步明确氢能在国家能源体系中的定位，制定多样化的氢能相关政策，引导氢能产业健康发展。

目前，电解水制氢技术主要有碱性水电解槽、质子交换膜水电解槽和固体氧化物水电解槽。其中，碱性电解槽技术最为成熟，生产成本较低，质子交换膜水电解槽流程简单，能效较高，但因使用贵金属电催化剂等材料，成本偏高；固体氧化物水电解槽采用水蒸气电解，高温环境下工作，能效最高，但尚处于实验室研发阶段。同时，由于电解水对水质要求极高，因此常常选择纯水作为电解质，但这会造成电解成本高和应用范围受限等问题。全球淡水资源有限，而有一定含盐量的海水却储量巨大，因此发展基于含盐水的电解制氢技术将是未来电解水制氢成为主流氢气制备技术的关键，也是氢能实现可持续发展的一个战略性储备技术及保障。电解海水制氢技术存在的主要问题是电极的耐腐蚀性不够。海水中大量氯离子的存在使电极反应变得非常复杂。直接电解海水，阳极端产物为氯气和氧气的混合物。氯气具有极强的腐蚀性和毒性，易造成电解设备和电极损坏，且需要增加昂贵的氯气收集净化系统以防止产生严重的环境污染。

有机物污染废水的处理一直都是水污染治理中的重点之一，而高级氧化法由于具有直接除去水中有机污染物的强氧化能力、选择性小、可一次性处理、反应速度快等优点而备受关注。然而，高级氧化法的一大问题在于能耗较高，大量的电能在降解有机物的过程中被耗费掉。如果能将耗费的电能利用好并将其赋值化，则不仅可更好地推广高级氧化技术，还可以产生更多的经济价值。

发明内容

针对上述的不足，本发明的目的是提供一种电解制氢耦合降解有机物废水装置。本发明通过改良的处理方法和先进的电解装置，可将多种废水直接用于电解制氢，不仅可实现工业废水的高效、低成本制氢，还能通过电解过程中产生的·OH高活性自由基去除水中的有机污染物，达到制氢去污合二为一、两者耦合的效果。

为达上述目的，本发明采取如下的技术方案：

本发明提供一种电解制氢耦合降解有机物废水装置，包括装置本体，装置本体的两侧分别为阳极和阴极，阳极和阴极之间设置有三明治结构隔膜，三明治结构隔膜从靠近阳极的一侧依次设置氯离子交换膜、阳离子交换树脂和氯离子交换膜，阳极一侧设置有海水入口、海水出口和气体出口一，阴极一侧设置有纯水入口、碱水出口和气体出口二。

需要说明的是，气体出口一用于排出氧气和氯气；气体出口二用于排出氢气。

进一步地，阴极和阳极分别设置有氢气收集装置和氧气收集装置，氧气收集装置与气体出口一连通，氢气收集装置与气体出口二连通。

进一步地，阳极一侧的水位要高于阴极一侧。

进一步地，装置本体内设置有加压阀。