[發(fā)明專利]用于氣-固相電催化反應(yīng)的反應(yīng)器及其消除VOCs的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611003102.4
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN106732238B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀泓;張博;張長斌;王少莘
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心
• 主分類號: B01J19/08
• 分類號: B01J19/08;B01D53/32;B01D53/86;C25D3/30;C25D3/54;C25D3/50
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

本發(fā)明提供了一種用于氣?固相電催化反應(yīng)的反應(yīng)器及其消除VOCs(揮發(fā)性有機污染物)的方法，所述反應(yīng)器包括陽極氣室、陰極氣室、電催化陽極、隔膜和電催化陰極，電催化陽極和電催化陰極均透氣；隔膜置于電催化陽極和電催化陰極之間，且三者組成整體，構(gòu)成一體結(jié)構(gòu)；陽極氣室和陰極氣室獨立地為設(shè)有通孔的腔體，一體結(jié)構(gòu)置于陽極氣室的通孔和陰極氣室的通孔之間，并將陽極氣室的通孔和陰極氣室的通孔覆蓋。所述電解池能夠在室溫下消除室內(nèi)揮發(fā)性有機污染物，且生成的產(chǎn)物大部分為CO₂；另外，所述電解池用于消除室內(nèi)揮發(fā)性有機污染物安全、方便、能耗小——僅需2V外加直流電壓就可以實現(xiàn)VOCs氧化降解。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電解池及揮發(fā)性有機污染物凈化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于氣-固相電催化反應(yīng)的反應(yīng)器及其消除VOCs的方法。

背景技術(shù)

揮發(fā)性有機物(VOCs)是室內(nèi)空氣中的主要氣態(tài)污染物，包括甲醛和苯系物。這些污染物對人體健康具有很大危害，可致病、致癌或致畸。市場上，消除室內(nèi)空氣中VOCs的凈化技術(shù)主要包括物理吸附、臭氧氧化、光催化、熱催化氧化和等離子體凈化技術(shù)。但是這些技術(shù)普遍存在能耗高、具有安全隱患及產(chǎn)生二次污染的問題。

熱催化氧化法具有操作簡單的優(yōu)點，能夠?qū)OCs降解為無毒的CO₂和水。目前，已有室溫條件下就能夠?qū)⒓兹┩耆趸癁镃O₂和水的催化材料和相關(guān)室內(nèi)空氣凈化產(chǎn)品，但氧化降解苯系物的產(chǎn)品還未發(fā)現(xiàn)。由于苯系物分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，室溫條件下熱催化氧化消除苯系物還難以實現(xiàn)。目前，即使是活性最高的催化劑，苯系物燃燒的溫度也要150℃左右，難以應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境條件下的苯系物凈化。因此開發(fā)安全經(jīng)濟(jì)、無二次污染的苯系物消除方法，對提高室內(nèi)空氣質(zhì)量具有非常重要的意義。

電催化氧化技術(shù)的顯著優(yōu)勢是能夠在常溫常壓的條件下，通過改變界面電場有效地降低反應(yīng)體系的能壘，是一種基本對環(huán)境無污染、低能耗的“綠色”技術(shù)，并且所有的有機分子都可以通過電化學(xué)方法氧化。近年來，電催化氧化技術(shù)應(yīng)用于液相有機污染物消除的研究廣泛，從簡單的直鏈有機物到復(fù)雜的多環(huán)芳烴類化合物，電催化方法都可以將這些有毒污染物氧化成CO₂和水。

CN 103074638A公開了一種用于電化學(xué)制取氣體的雙氣室雙光窗電解池，包括反應(yīng)池和蓋板，蓋板設(shè)置于反應(yīng)池的開口處，蓋板與反應(yīng)池之間為可拆卸的密封連接，所述蓋板上設(shè)有若干連接端口，所述反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有隔板，隔板將反應(yīng)池內(nèi)的空間分為工作電極反應(yīng)室和輔助電極反應(yīng)室兩部分，所述隔板的上邊緣與反應(yīng)池頂面平齊，隔板的前、后側(cè)邊緣與反應(yīng)池的前、后內(nèi)壁密封連接，隔板下邊緣與反應(yīng)池底部之間留有可使電解液在工作電極反應(yīng)室和輔助電極反應(yīng)室之間自由流動的空間，反應(yīng)池的側(cè)面上對應(yīng)工作電極反應(yīng)室和輔助電極反應(yīng)室的位置分別鑲嵌有一個可透光的玻璃窗口。該雙氣室雙光窗電解池實現(xiàn)了工作電極和輔助電極表面生成氣體的有效隔離，從而便于控制實驗結(jié)果的精確性。

但是，目前尚沒有利用電催化氧化技術(shù)消除室內(nèi)揮發(fā)性有機污染物的研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于氣-固相電催化反應(yīng)的反應(yīng)器及其消除VOCs的方法，所述反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，可用于室溫消除揮發(fā)性有機污染物，且生成的產(chǎn)物大部分為CO₂。

本發(fā)明如無特殊說明，所述室溫是指20-45℃，所述wt％是指質(zhì)量百分含量，所述v％是指體積百分含量。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的目的之一在于提供一種用于氣-固相電催化反應(yīng)的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括陽極氣室、陰極氣室、電催化陽極、隔膜和電催化陰極，所述電催化陽極和電催化陰極均透氣；

所述隔膜置于電催化陽極和電催化陰極之間，且三者組成整體，構(gòu)成一體結(jié)構(gòu)；