[發明專利]一種在常溫及無外接電壓條件下從高氨氮廢液中回收氫氣的方法

有效

• 申請號: 201910557757.3
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110255699B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 黃濤;宋東平;劉萬輝;劉龍飛;陶駿駿;周璐璐;徐嬌嬌
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F3/28;C02F3/34;C01B3/02;C12P3/00;C02F1/30;C02F101/16
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王艷

本發明公開了一種在常溫及無外接電壓條件下從高氨氮廢液中回收氫氣的方法，所述方法包括以下步驟：1）稱取亞硝酸鈉、碳酸鈉、葡萄糖，加入到高氨氮廢液中，密封條件下攪拌至完全溶解，得厭氧氨氧化菌馴化液；2）將厭氧氨氧化菌馴化液與厭氧污泥混合，得到啟動混合漿體；3）將啟動混合漿體加入氫氣回收反應裝置的陽極室，連續緩慢攪拌；4）每隔6~10小時可見光照射陽極電極2~4小時，當陰極室的導氣孔處氫氣體積濃度檢測值低于1%時，即結束反應過程。本發明通過耦合光催化、厭氧氨氧化、微生物燃料電池三種技術，提高氨氮脫氫效果，提高氫氣轉化效率，在無需外加載電壓及升溫的情況下實現高氨氮廢液的氫能回收，并將氨氮轉化為氮氣安全排放到空氣中。

技術領域

本發明屬于含氨氮廢液無害化處置及資源化利用領域，具體涉及一種在常溫及無外接電壓條件下從高氨氮廢液中回收氫氣的方法。

背景技術

目前我國水體主要污染物為氨氮和有機物。水污染趨勢的加重使得水資源短缺的矛盾更加凸顯，這嚴重制約了我國可持續發展道路的拓展。因此，氨氮處理工藝逐漸被納入到水處理技術模塊中。目前高濃度氨氮廢液處置思路以去除為主，通過化學沉淀、物理吸附、光(電)催化、生物處置等方式將氨氮直接從廢液中去除或是轉化成氮氣后排放到空氣中。然而這些以去除為主導思路衍生出的技術均忽略了氨氮本身的可回收特性，沒有將高更高的價值附加在濃度氨氮廢液的處置過程。氨是一種化學儲氫材料，具有儲氫量高以及能量密度高的優點，在適宜的條件下，可分解成不含碳氧化物的氫氣。然而氨是一種非常穩定的分子，其分解過程是一種可逆和吸熱的過程，需要較高的溫度匹配才能實現較好的效果。

目前氨分解技術主要包括：高溫熱解法、氨電解法、多相催化法、光催化法以及等離子體法等。將高溫熱解法應用于高濃度氨氮廢液處置還需前置加堿和吹脫工藝，工藝復雜，易滋生二次污染。氨電解法和等離子體法匹配較高的溫度或電壓補償，大批次處置時能耗較高。多相催化法對催化材料制備及催化材料搭配要求高，同時催化材料失活及失穩等問題使得該技術運行成本居高不下。

相比與其他幾種方法，光催化法具有溫度補償要求低及運行成本較少的優勢。然而光催化法氨氮催化分解及氫能回收效率低，若要提高分解性能仍然需要設置電壓補償，需要外接電源。因此，結合上述問題，尋求或研發一種在常溫下及無外接電壓條件下從高氨氮廢液中回收氫氣的方法對解決高氨氮廢液處置困境具有重要的現實意義。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是提供了一種在常溫及無外接電壓條件下從高氨氮廢液中回收氫氣的方法。

技術方案：為了解決上述技術問題，本發明采取了如下的技術方案：一種在常溫及無外接電壓條件下從高氨氮廢液中回收氫氣的方法，所述方法包括以下步驟：

1)稱取亞硝酸鈉、碳酸鈉、葡萄糖，加入到高氨氮廢液中，密封條件下攪拌至完全溶解，得厭氧氨氧化菌馴化液；

2)將厭氧氨氧化菌馴化液與厭氧污泥混合，得到啟動混合漿體；

3)將啟動混合漿體加入氫氣回收反應裝置的陽極室，連續緩慢攪拌；

4)每隔6～10小時可見光照射陽極電極2～4小時，當陰極室的導氣孔處氫氣體積濃度檢測值低于1％時，即結束反應過程。

其中，所述步驟1)中亞硝酸鈉、碳酸鈉、葡萄糖、高氨氮廢液中的氨氮摩爾比為5～15∶8～12∶5～10∶100。

其中，所述步驟2)啟動混合漿體中的懸浮固體濃度為4～8g/L。

其中，所述氫氣回收反應裝置包括陽極室和陰極室，所述陽極室和所述陰極室通過質子交換膜隔開，所述陽極室內設有攪拌器，所述陽極室和陰極室上分別設有導氣孔，所述陽極室還設有加樣孔，陽極電極和陰極電極分別置于所述陽極室最左端和陰極室最右端，所述陽極電極和所述陰極電極用導線連接。

其中，所述氫氣回收反應裝置為可透光的密封裝置。