[發明專利]一種利用低品位熱能氧化降解有機廢水的方法

在審

• 申請號: 201711384061.2
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108083366A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 徐士鳴;吳曦;冷強
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;C02F1/469;C02F1/76;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

1.一種新型低品位熱能氧化降解有機廢水方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步，低品位熱能轉換成溶液化學勢能；

低品位熱能加熱蒸餾器(2)內的工作溶液，工作溶液中部分低沸點組分受熱氣化流出蒸餾器(2)進入冷凝器(1)內，被冷卻介質冷凝成具有電導率的稀溶液；分離出部分低沸點組分后的工作溶液為濃溶液；濃溶液與稀溶液之間具有化學勢能差；

第二步，逆向電滲析RED電池堆(5)將化學勢能轉換成有機廢水氧化降解能和電能；

濃溶液流出蒸餾器(2)經濃溶液泵(4)加壓后，引入RED電池堆(5)中各濃溶液流道(7a)；冷凝器(1)內凝結而成的稀溶液經稀溶液泵(3)加壓后引入RED電池堆(5)中各稀溶液流道(8a)；濃溶液中陰離子和陽離子通過RED電堆(5)內交錯布置的陰離子交換膜(7)和陽離子交換膜(8)遷移至稀溶液流道(8a)內，形成定向離子流并產生內電流；

有機廢水通過有機廢水循環泵(13)加壓后流經陽電極室(6a)，在溶液化學勢差作用下，由構成陽電極室(6a)的陰離子交換膜(7)遷移而來的Cl-離子在陽極(6)處發生氧化反應放出電子生成Cl2氣；Cl2氣與水作用生成次氯酸HOCl氧化降解廢水中的有機物質，生成CO2、水和中間產物并流出陽電極室(6a)，電子通過外電路從陽極(6)轉移到陰極(10)；空氣泵(9)將空氣泵入有機廢水中并流經在陰電極室(10a)，在酸性的氛圍下廢水中的H+離子在陰極(10)處獲得電子并與O2發生還原反應，生成過氧化氫H2O2；H2O2與催化劑Fe2+離子發生反應，產生·OH羥基自由基和Fe3+離子，·OH氧化廢水中的有機物作用，生成CO2、水和中間產物，反應后產生的Fe3+從陰極(10)處獲得一個電子再次被還原成Fe2+；達到氧化降解要求后的部分有機廢水通過調節閥(11)離開系統進行后處理，部分有機廢水流回有機廢水罐(14)與待處理有機廢水流股(14a)混合，再經有機廢水循環泵(13)加壓在RED電池堆(5)的陽、陰電極室(6、10)內作循環流動，廢水中的有機物被氧化降解；外電路中因電子遷移而產生電流輸出電能驅動外負載(15)；

溶液化學勢能轉換為有機廢水氧化降解能和電能后，流經濃溶液流道(7a)的濃溶液濃度下降，流經稀溶液流道(8a)的稀溶液濃度升高，兩者流出RED電池堆(5)并混合為中間濃度溶液，中間濃度溶液經溶液預熱器(12)加熱升溫后進入蒸餾器(2)被低品位熱能流股(2a)再次加熱分離，完成一個有機廢水降解和發電循環，放出熱量后的低品位熱能流股(2b)流出系統；

所述有機廢水的PH值小于6，電導率大于5mS·cm-1；流經陰、陽電極室平均流速大于0.5cm·s-1，RED輸出電壓大于1.0V，循環流動的有機廢水氧化降解處理的平均時長大于5mim；

所述陽極(6)采用鈦基金屬氧化物涂層電極；陰極(10)采用碳基氣體擴散電極；所述催化劑Fe+2離子固化在陰極(10)內或添加在被處理的有機廢水中。

2.根據權利要求1所述的一種新型低品位熱能氧化降解有機廢水方法，其特征在于：所述用于降解有機廢水的逆向電滲析RED電池堆(5)中陰離子交換膜(7)比陽離子交換膜多一件。

3.根據權利要求1或2所述的一種新型低品位熱能氧化降解有機廢水方法，其特征在于：所述外負載(15)可以是各種電催化氧化有機廢水降解反應器，此時系統能量全用于有機廢水氧化降解，不對外輸出電能。