中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所研究團(tuán)隊(duì)提出廢水無(wú)能耗生產(chǎn)氯氣的方法,利用氯化物鹽水中的固有滲透能和氯離子,自發(fā)生產(chǎn)氯氣。該方法無(wú)需外部能源輸入,同時(shí)可回收酸并副產(chǎn)氫氣,有望大幅降低氯氣生產(chǎn)的碳足跡和成本。近日,相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》。
為確保回收酸的純度并抑制電極上金屬離子的還原副反應(yīng),研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了磺化共價(jià)有機(jī)框架(COF)膜,該膜材料具有豐富的磺酸基團(tuán),能借助水分子形成氫鍵網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)質(zhì)子快速傳輸?shù)耐瑫r(shí),有效阻隔重金屬離子和有機(jī)污染物。
為維持系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行,氯離子和質(zhì)子必須以相同速率從廢酸傳輸?shù)交厥账嶂校荒芡瑫r(shí)通過(guò)膜以避免抵消離子電流。研究團(tuán)隊(duì)采取分離傳輸方式,氯離子通過(guò)Ag/AgCl電極可逆電化學(xué)反應(yīng)有效傳輸,而膜僅允許質(zhì)子通過(guò)。這種方式使氯離子反應(yīng)產(chǎn)生的氧化還原電位,與質(zhì)子選擇性擴(kuò)散形成的擴(kuò)散電位相疊加,顯著提升了系統(tǒng)的發(fā)電性能,并加快了質(zhì)子與氯離子的傳輸。
滲透能捕獲性能直接決定了氯氣生產(chǎn)的效率,研究人員還系統(tǒng)探究了在不同濃度梯度下系統(tǒng)的滲透能捕獲能力。
通過(guò)串聯(lián)多組發(fā)電單元構(gòu)建裝置,研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了氯氣和氫氣的自發(fā)生產(chǎn)。與傳統(tǒng)電解工藝相比,該系統(tǒng)無(wú)需外部電力輸入,大幅降低了氯氣生產(chǎn)的碳排放和成本。該方法具有良好的適用性,已在模擬脫鹽廢水中驗(yàn)證氯氣生產(chǎn),并有望擴(kuò)展至硝酸鹽廢水,實(shí)現(xiàn)氨氣等其他關(guān)鍵化學(xué)品的自發(fā)生產(chǎn)。
中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì) 中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部 中華人民共和國(guó)應(yīng)急管理部 中華人民共和國(guó)生態(tài)環(huán)境部 中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部 中華人民共和國(guó)財(cái)政部 中華人民共和國(guó)商務(wù)部 中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)
江蘇省發(fā)展和改革委員會(huì) 江蘇省工業(yè)和信息化廳 江蘇省財(cái)政廳 江蘇省生態(tài)環(huán)境廳 江蘇省科學(xué)技術(shù)廳 江蘇省商務(wù)廳 江蘇省應(yīng)急管理廳 江蘇省市場(chǎng)監(jiān)督管理局 江蘇省統(tǒng)計(jì)局
北京市化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 天津市石油和化工協(xié)會(huì) 遼寧省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 內(nèi)蒙古石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 重慶市石油與天然氣學(xué)會(huì) 河北省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 山西省化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 吉林省能源協(xié)會(huì) 黑龍江省石化行業(yè)協(xié)會(huì) 浙江省石油和化學(xué)工業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì) 安徽省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 福建省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 江西省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 河南省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 湖北省石化行業(yè)協(xié)會(huì) 湖南省石油化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 廣東省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 海南省石油和化學(xué)工業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì) 四川省化工行業(yè)協(xié)會(huì) 貴州省化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 云南省化工行業(yè)協(xié)會(huì) 陜西省經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會(huì) 甘肅省石化工業(yè)協(xié)會(huì) 青海省化工協(xié)會(huì)
電話:協(xié)會(huì):025-8799064 學(xué)會(huì):025-86799482
會(huì)員服務(wù)部:025-86918841
信息部:025-86910067
傳真:025-83755381
郵箱:jshghyxh@163.com
郵編:210019
地址:南京市夢(mèng)都大街50號(hào)東樓(省科技工作者活動(dòng)中心)5樓
增值電信業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)許可證:蘇B2-20110130
備案號(hào):蘇ICP備13033418號(hào)-1 “堅(jiān)決打贏禁毒人民戰(zhàn)爭(zhēng)”專欄—法律法規(guī)
電話:025-8799064
會(huì)員服務(wù)部:86918841
信息部:86910067
傳真:025-83755381
郵箱:jshghyxh@163.com
郵編:210019
地址:南京市夢(mèng)都大街50號(hào)東樓(省科技工作者活動(dòng)中心)5樓
電話:025-86799482
會(huì)員服務(wù)部:86918841
信息部:86910067
傳真:025-83755381
郵箱:jshghyxh@163.com
郵編:210019
地址:南京市夢(mèng)都大街50號(hào)東樓(省科技工作者活動(dòng)中心)5樓