[發明專利]一種增強煤類物質生化反應能力和生物可利用性的電化學預處理系統和預處理工藝

在審

• 申請號: 201811214329.2
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109158044A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 金松;付格林;陳亮;彭敏;彭飛
• 申請（專利權）人: 元泰豐（北京）生物科技有限公司
• 主分類號: B01F13/10
• 分類號: B01F13/10;B01J19/08;C10L5/04
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

本發明公開了一種增強煤類物質生化反應能力和生物可利用性的電化學預處理系統和預處理工藝，其中所述電化學預處理系統包括進料系統、預混罐、輔料加入系統、物料傳輸系統、電化學系統以及出料系統。通過電化學系統中的陽極反應和陰極反應，在陽極制造酸性pH，在陰極制造堿性pH，并通過酸性pH條件破壞煤類物質的結構并使其轉化，同時通過堿性pH條件使煤類物質容易發生溶脹和溶解，以實現對煤類物質的徹底處理并打開其結構，產生多種有機化合物，提高煤類物質的生化反應能力和生物可利用性，以進一步通過生物反應或生物化學反應生產其他有益產品。

技術領域

本發明涉及煤類物質的電化學處理，具體地說是一種增強煤類物質生化反應能力和生物可利用性的電化學預處理系統和預處理工藝，通過電化學反應及其對pH條件的改變來增加煤類物質的生化反應能力和生物可利用性。

背景技術

生物化學轉化煤類物質(包括各類煤和煤的物理衍生物)的工藝技術，包括煤基生物天然氣、煤類物質生物增溶以及煤制化學品，常因煤類物質的低反應性和低生物利用性而受到限制。煤類物質的復雜結構以及疏水性是導致其低反應性和低生物利用性的主要原因。因此，在實際應用中常需要對煤類物質進行預處理，主要有化學方法和物理方法。但是，煤類物質的化學預處理，如將煤類物質與氧化劑、螯合劑、酸、堿等溶劑進行混合，常需要使用大量的化學藥劑；而物理預處理方法如加熱方法，包括熱空氣沖洗或蒸汽沖洗，則常需要消耗大量的能量。

水混合液(水固混合液到純水溶液)中的電化學反應，可以通過電解作用改變物質的性質。其中，陽極反應為氧化反應并產生質子(H⁺)，導致酸性pH值；陰極反應為還原反應并生成氫氧化物(OH^-)，導致堿性pH值。在酸性pH條件下，煤類物質的結構可以被破壞并轉化；在堿性pH條件下，煤類物質容易發生溶脹和溶解。如前所述，煤的酸堿預處理可以提高煤類物質的生化反應能力和生物可利用性。

本發明通過電化學反應中的陽極反應和反應，在系統中制造酸性pH條件和堿性pH條件，以提高煤類物質的生化反應能力和生物可利用性，而不需要外加任何酸性或堿性化學藥劑。同時，通過改變電化學反應的陽極和陰極，可以隨時實現煤類物質溶液中pH 的改變，從而實現對煤類物質的徹底處理并打開其結構，產生多種有機化合物，提高煤類物質的生化反應能力和生物可利用性。

發明內容

本發明針對煤類物質的預處理，提供了一種增強煤類物質生化反應能力和生物可利用性的電化學預處理系統和預處理工藝。

所述煤類物質包括各類煤和煤的物理衍生物。

本發明增強煤類物質生化反應能力和生物可利用性的電化學預處理系統，包括進料系統 1、預混罐2、輔料加入系統3、物料傳輸系統4、電化學系統5以及出料系統6。

進料系統1主要用于將煤類物質原料送入預混罐2中，可以為人工或機械等方式，包括但不局限于鏟車、傳輸帶、泵等。在具體實施中，進料系統1的數量包括但不局限于1套。

預混罐2是由不銹鋼、塑料等任何材料制成的任意形狀。在具體實施中，預混罐2的數量包括但不局限于1個。

輔料加入系統3主要用于向預混罐2中投加氧化劑，可以為人工、機械等任意方式，包括但不局限于鏟車、傳輸帶、泵等。在具體實施中，輔料加入系統3的數量包括但不局限于1套，氧化劑等輔料也可以通過進料系統1加入預混罐2。

物料傳輸系統4包括物料傳輸泵41和物料傳輸管42，用于不同反應罐、不同系統物料的轉移。物料傳輸泵41可以為市售各種泵，物料傳輸管42可以為市售各種管道，材質包括但不局限于混凝土、塑料、鋼材等。在具體實施中，物料傳輸泵41和物料傳輸管42的數量包括但不局限于1個。

電化學系統5包括反應罐51、電化學系統陰極52、電化學系統陽極53、電化學系統導線54；電化學系統陰極52和電化學系統陽極53通過電化學系統導線54相連通，并在線路中設置有電化學系統電源55和電化學系統開關56。