用于从含铵的流体中回收氮的方法及生物电化学系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于从含铵的流体中回收氮的方法和一种用于从含铵的流体中回收氮的生物电化学系统。该方法包括：-提供包含阳极的阳极隔室「提供包含阴极的阴极隔室，-其中通过至少一个离子交换膜将隔室隔开；-在阳极隔室中提供含铵的流体且在阴极隔室中提供第二流体在阳极和阴极之间施加电压；并且-从阴极隔室中提取氮。
【专利说明】用于从含铵的流体中回收氮的方法及生物电化学系统
[0001] 本发明涉及一种用于从含铵的流体中回收氮的方法。这样的方法从流体中提取例 如呈分子氮（N 2)或氨（NH3)形式的氮。例如在污水处理厂中这是重要的，因为铵被认为是 污染物。
[0002] 用于回收氮的常规方法包括使用NH3汽提塔。该设备与气体洗涤器相似。含铵的 流体接触逆流的气流，该逆流的气流从水中将铵以氨的形式汽提出来。然而，该过程是能源 密集的而且要求大量的化学品。
[0003] 本发明的目的是防止或至少减小上述缺点并提供一种用于从含铵的流体中回收 氮的节能的方法。
[0004] 此目的通过根据本发明的用于从含铵的流体中回收氮的方法来实现，该方法包括
[0005] _提供包含阳极的阳极隔室；
[0006] _提供包含阴极的阴极隔室，其中通过至少一个离子交换膜将这些隔室隔开；
[0007] -在阳极隔室中提供含铵的流体且在阴极隔室提供第二流体；
[0008] -在阳极和阴极之间施加电压；并且
[0009] -从阴极隔室中提取氮。
[0010] 在本发明的上下文中，术语"铵"将理解为NH4+离子，术语"分子氮"将理解为N 2, 以及"氨"将理解为NH3(例如，呈气相（g)或在溶液中（aq))。术语"回收氮"将理解为回 收含氮的化合物，诸如分子氮或氨（NH 3)。铵态氮将理解为NH4+和/或NH3形式的氮。
[0011] 铵离子将从阳极隔室被传输穿过离子交换膜。而且，H+离子将在阴极处被消耗，例 如通过还原成氢。由于在阴极处该H +离子的消耗，阴极隔室的pH将升高。这使得能够通 过根据以下反应形成氨而使氮挥发且回收：
[0012] NH:+0H -- NH3+H20
[0013] 氨（NH3)能够通过用诸如O2或H2的气流吹扫而从阴极隔室中被提取：
【权利要求】
1. 用于从含铵的流体中回收氮的方法，包括： -提供包含阳极的阳极隔室； -提供包含阴极的阴极隔室，其中通过至少一个离子交换膜将隔室隔开； -在所述阳极隔室中提供所述含铵的流体且在所述阴极隔室中提供第二流体； -在所述阳极和所述阴极之间施加电压；并且 -从所述阴极隔室中提取氮。
2. 根据权利要求1所述的方法，包括提供生物电极作为所述阳极和/或所述阴极的步 骤。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，包括在所述阴极隔室中提供具有7以上的pH，优 选地8以上的pH，更优选地9以上的pH，最优选地10以上的pH的所述流体的步骤。
4. 根据权利要求1、2或3所述的方法，其中提取所述氮包括提取氨，所述方法还包括将 所述氨供给到燃料电池的步骤。
5. 根据权利要求1、2或3所述的方法，其中提取所述氮包括提取分子氮，所述方法还包 括提供附加的阳极的步骤。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中提供附加的阳极包括在所述阴极隔室中提供所述 附加的阳极。
7. 根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤： -在所述阳极隔室和所述阴极隔室之间提供附加的隔室并将所述附加的阳极布置在所 述附加的隔室中； -通过第一离子交换膜将所述阳极隔室与所述附加的隔室隔开；并且 -通过第二离子交换膜将所述附加的隔室与所述阴极隔室隔开。
8. 根据权利要求5、6或7所述的方法，包括将流体从所述阳极隔室供给到包含所述附 加的阳极的隔室的步骤。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的方法，包括将氧气供给到所述阴极隔室的步骤。
10. 根据权利要求1-9中任一项所述的方法，包括提供含尿的流体作为含铵的流体。
11. 根据权利要求1-10中任一项所述的方法，包括提供具有> 〇. 5g/L，优选地>lg/L， 更优选地>5g/L，且最优选地>10g/L的铵态氮浓度的含铵的流体。
12. 用于从含铵的流体中回收氮的生物电化学系统，包括： -阳极隔室，其包括阳极； -阴极隔室，其包括阴极； -其中通过至少一个离子交换膜将隔室隔开； -电源，其连接到所述阳极和所述阴极；以及 -附加的阳极。
13. 根据权利要求12所述的生物电化学系统，其中所述附加的阳极被布置在所述阴极 隔室中。
14. 根据权利要求12所述的生物电化学系统，其中附加的隔室被布置在所述阳极隔室 和所述阴极隔室之间，所述附加的隔室包括所述附加的阳极，其中通过第一离子交换膜将 所述阳极隔室和所述附加的隔室隔开且通过第二离子交换膜将所述附加的隔室和所述阴 极隔室隔开。
15. 根据权利要求12、13或14所述的生物电化学系统，包括连接到燃料电池的气体出 □。
16. 根据权利要求12-15中任一项所述的生物电化学系统，其中所述阳极隔室的流体 出口连接到包含所述附加的阳极的隔室的流体入口。
【文档编号】C25B1/04GK104220644SQ201380013404
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年1月10日 优先权日:2012年1月10日
【发明者】菲利普·昆特, 托马斯·胡贝图斯·约翰尼斯·安东, 尼厄斯·斯莱特尔斯, H-V-M-汉姆勒斯, M·萨凯斯, C·J·N·布斯曼 申请人:马赫内托特殊阳极有限公司