一种利用双电池捕集SO2的方法及系统

本发明涉及大气中脱除so2的，尤其涉及一种利用双电池捕集so2的方法及系统。

背景技术：

1、二氧化硫(so2)主要产自硫酸生产、石油精炼、化肥、发电和冶炼等行业，是大气主要污染物之一，so2对人体健康，植物，纺织品，建筑材料，历史古迹等都具有极其严重的危害性，还能造成“酸雨”现象，使环境酸化，破坏生态环境。化石燃料的使用造成so2的大量排放，人类、动物和植物都受到了有害影响。虽然目前在发达地区如美国，so2排放总量已开始减少，但so2的排放仍是全球最迫切的空气污染问题。据估计，在经济迅速发展的亚洲地区，未来30年内，so2的污染仍将持续恶化。当前乃至今后一段时期，随着经济继续快速发展，so2烟气的排放量依然会很大。此外，针对so2的排放问题，许多国家和地区开始实行日趋严格的控制法规，因此，寻找一种高效环保的so2烟气处理技术引起了研究者很大的兴趣。

2、控制大气中so2的含量，主要是控制so2的排放。目前治理so2烟气的方法有上百种，如：循环流化床法、炉内喷射吸收剂技术、石灰石加压氧化技术、旋转喷雾干燥法(sda)、氢氧化镁法、金属氧化物脱硫法、电子束法、海水法、催化氧化法、活性炭脱硫法、so2/nox联合脱除工艺和再生工艺、简易除尘脱硫一体化技术等。虽然这些方法对减少so2的排放起到一定的积极作用，但还存在着一些问题，诸如运行费用高、防污不彻底、工艺复杂、造成二次污染等。相对而言，利用电化学方法处理烟气中的so2具有诸多优势，它可以减少化学试剂的使用，具有流程简单、操作方便、在一定程度上降低能耗等优点，同时硫是一种宝贵的化工资源，如果将烟气中的so2进行分离富集，使其资源化，意义重大。

技术实现思路

1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种利用双电池捕集so2的方法及系统，所述方法及系统基于原电池原理，利用双电池正负极之间产生的电动势差调控电解液中的ph值，从而实现烟气中so2的选择性吸附和捕集，其不需要添加化学物质，易于实施，无副反应发生，无原材料浪费与二次污染，运行成本低，电子效率高，具有良好的应用前景。

2、本发明提出的一种利用双电池捕集so2的方法，包括：在酸电池和碱电池串联形成的双电池中，以agcl/sb作为酸电池的正负极，以sbocl/ag作为碱电池的正负极，以包含氯化1-乙基-3-甲基咪唑和醋酸钠的水溶液作为电解液进行原电池反应；

3、原电池反应过程中，持续将碱电池产生的电解液通过电解液储存槽再循环流回酸电池，利用碱电池产生的电解液对通入电解液储存槽中的so2进行吸附，再持续将酸电池产生的电解液通过真空剥离器再循环流回碱电池，利用真空剥离器对酸电池产生的电解液中所溶解的so2进行剥离，实现so2的捕集。

4、优选地，所述碱电池中的电化学反应为：

5、sbocl+2h++3e→sb+cl-+h2o

6、ag+cl--e→agcl

7、所述酸电池中的电化学反应为：

8、sb+cl-+h2o-3e→sbocl+2h+

9、agcl+e→ag+cl-

10、so32-+h+→hso3-+h+→so2(aq)+h2o。

11、本发明中，在两个串联形成的锑银双电池中，在适当的电池电压下通过法拉第反应实现电解液中的ph变化，通过可逆电化学反应来调节电解液中的液ph值，其中酸电池(正负极为agcl/sb)提供h+，对溶解在电解液中的so2进行酸化，然后通过真空剥离器真空剥离出so2并被so2收集罐收集，碱电池(正负极为sbocl/ag)，通过对脱硫后的电解液进行碱化处理并实现电极再生，循环运行，一个周期(即电解液中ph值无明显变化)后利用电解液循环泵切换电解液的流向，电解液以相反的方向流动，通过酸电池和碱电池的角色互换，以实现从大气中连续脱除so2。

12、优选地，所述电解液中，氯化1-乙基-3-甲基咪唑的浓度为0.5-0.8mol/l，醋酸钠的浓度为0.1-0.5mol/l。

13、优选地，持续将碱电池产生的电解液通过电解液储存槽再循环流回酸电池以及持续将酸电池产生的电解液通过真空剥离器再循环流回碱电池时，电解液流量控制为1-3ml/min，电解液温度控制为30-40℃。

14、优选地，原电池反应过程中，当电解液中ph值无变化后，切换电解液反向循环流动：即持续将酸电池产生的电解液通过电解液储存槽再循环流回碱电池，持续将碱电池产生的电解液通过真空剥离器再循环流回酸电池。

15、本发明提出的一种利用双电池捕集so2的系统，包括由酸电池和碱电池串联形成的双电池、电解液储存槽和真空剥离器；

16、其中，酸电池的正负极为agcl/sb，碱电池的正负极为sbocl/ag；电解液储存槽上设有气体进口，以使得so2通过气体进口通入，真空剥离器上设有气体出口，以使得so2通过气体出口排出；

17、并且酸电池、碱电池、电解液储存槽和真空剥离器相互连通构成循环回路，以使得包含氯化1-乙基-3-甲基咪唑和醋酸钠的电解液依次循环通过碱电池、电解液储存槽、酸电池和真空剥离器。

18、优选地，酸电池、碱电池、电解液储存槽和真空剥离器上均设有电解液循环出口和电解液循环进口；

19、其中，碱电池的电解液循环出口与电解液储存槽的电解液循环进口相连，电解液储存槽的电解液循环出口与酸电池的电解液循环进口相连，酸电池的电解液循环出口与真空剥离器的电解液循环进口相连，真空剥离器的电解液循环出口与碱电池的电解液循环进口相连。

20、优选地，所述系统还包括电解液循环泵，电解液循环泵位于所述循环回路上，电解液循环泵用于提供电解液依次循环通过碱电池、电解液储存槽、酸电池和真空剥离器的动力。

21、优选地，所述系统还包括so2收集罐，so2收集罐与真空剥离器连通，以使得从真空剥离器剥离出的so2得以收集。

22、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

23、1、本发明用于大气中so2的有效捕集，电解液循环使用，无原材料的浪费与污染，属绿色工艺，具有潜在的商业价值。

24、2、本发明捕集技术流程简单，易于控制，条件温和，操作电压低，能耗少，电子效率高。

技术特征：

1.一种利用双电池捕集so2的方法，其特征在于，包括：在酸电池和碱电池串联形成的双电池中，以agcl/sb作为酸电池的正负极，以sbocl/ag作为碱电池的正负极，以包含氯化1-乙基-3-甲基咪唑和醋酸钠的水溶液作为电解液进行原电池反应；

2.根据权利要求1所述利用双电池捕集so2的方法，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述利用双电池捕集so2的方法，其特征在于，所述电解液中，氯化1-乙基-3-甲基咪唑的浓度为0.5-0.8mol/l，醋酸钠的浓度为0.1-0.5mol/l。

4.根据权利要求1-3任一项所述利用双电池捕集so2的方法，其特征在于，持续将碱电池产生的电解液通过电解液储存槽再循环流回酸电池以及持续将酸电池产生的电解液通过真空剥离器再循环流回碱电池时，电解液流量控制为1-3ml/min，电解液温度控制为30-40℃。

5.根据权利要求1-4任一项所述利用双电池捕集so2的方法，其特征在于，原电池反应过程中，当电解液中ph值无变化后，切换电解液反向循环流动：即持续将酸电池产生的电解液通过电解液储存槽再循环流回碱电池，持续将碱电池产生的电解液通过真空剥离器再循环流回酸电池。

6.一种利用双电池捕集so2的系统，其特征在于，包括由酸电池和碱电池串联形成的双电池、电解液储存槽和真空剥离器；

7.根据权利要求6所述利用双电池捕集so2的系统，其特征在于，酸电池、碱电池、电解液储存槽和真空剥离器上均设有电解液循环出口和电解液循环进口；

8.根据权利要求6或7所述利用双电池捕集so2的系统，其特征在于，所述系统还包括电解液循环泵，电解液循环泵位于所述循环回路上，电解液循环泵用于提供电解液依次循环通过碱电池、电解液储存槽、酸电池和真空剥离器的动力。

9.根据权利要求6-8任一项所述利用双电池捕集so2的系统，其特征在于，所述系统还包括so2收集罐，so2收集罐与真空剥离器连通，以使得从真空剥离器剥离出的so2得以收集。

技术总结
本发明提出一种利用双电池捕集SO<subgt;2</subgt;的方法及系统，所述方法包括在酸电池和碱电池串联形成的双电池中，以AgCl/Sb作为酸电池的正负极，以SbOCl/Ag作为碱电池的正负极，以包含氯化1‑乙基‑3‑甲基咪唑和醋酸钠的水溶液作为电解液进行原电池反应；持续将碱电池产生的电解液通过电解液储存槽再循环流回酸电池，再持续将酸电池产生的电解液通过真空剥离器再循环流回碱电池，实现SO<subgt;2</subgt;的捕集。本发明利用双电池正负极之间产生的电动势差调控电解液中的pH值，从而实现烟气中SO<subgt;2</subgt;的选择性吸附和捕集，其不需要添加化学物质，易于实施，无副反应发生，无原材料浪费与二次污染，运行成本低，电子效率高，具有良好的应用前景。

技术研发人员：刘涛,方安玥,杜荣斌,陈杨,朱旭,黄顺,汪宏亮,范高灿,黄敬冉,朱正国
受保护的技术使用者：安庆师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13