一种生产高纯碳酸盐的解耦式二氧化碳矿化膜电解系统技术方案

本发明专利技术属于电化学技术领域，具体为一种生产高纯碳酸盐的解耦式CO2矿化膜电解系统。该系统通过外置电源供能、电化学质子耦合电子转移(PCET)反应改变溶液pH环境、高效萃取分离剂实现高浓度酸的萃取与提纯从而处理天然矿物或碱液固废、非电化学反应还原再生有机PCET反应物四个主要流程实现低成本、高资源转化率的CO2矿化膜电解系统稳定运行过程。本发明专利技术在阳极采用有机PCET反应物，避免了H2气体扩散电极的使用；阴极侧发生析氢反应同时吸收CO2，彻底避免了CO2中O2以及溶解氧对阳极有机PCET反应物的影响。同时，阴极产生的H2可作为还原剂实现有机PCET反应物的还原再生，从而实现CO2矿化膜电解系统的连续稳定运行。化膜电解系统的连续稳定运行。化膜电解系统的连续稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种生产高纯碳酸盐的解耦式二氧化碳矿化膜电解系统


[0001]本专利技术属于电化学
，具体为一种生产高纯碳酸盐的解耦式CO2矿化膜电解系统。

技术介绍

[0002]CO2矿化是指将CO2转变为无机碳酸盐的过程，是CO2减排利用(CCU)的关键技术之一。目前，国内外已经开展了许多利用大宗含钙、镁盐矿石(蛇纹石、橄榄石、硅灰石)或固体废弃物(电石渣、钢渣、赤泥)等进行CO2矿化的研究。
[0003]然而，当前CO2矿化利用技术普遍面临着矿化反应活化能耗高，成本高，产物经济价值低的技术难题，限制了CO2矿化技术的大规模应用可行性。而利用质子循环驱动技术路线将前沿电化学CO2减排技术与天然矿物或固废处理相结合可以有效地降低矿化能耗同时提高资源回收利用率，有望实现大规模、经济性、低能耗的“CO2减排
‑
固废处理
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资源回收
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化工生产”一体化CO2矿化利用过程。当前CO2矿化膜电解技术通常采用有机质子耦合电子转移(PCET)反应物或循环H2作为电化学氧化还原反应载体。其中，采用循环H2面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生产高纯碳酸盐的解耦式CO2矿化膜电解方法，其特征在于，该方法包括外置电源，电化学PCET反应，高浓度酸的萃取与提纯和非电化学反应还原再生四个主要流程；其中，外置电源为电化学反应提供能量，阳极发生有机PCET反应物的氧化反应，释放H
+
使阳极液酸度提升，通过萃取剂将富酸阳极液中的酸性溶液萃取提纯，并用以处理天然矿物或碱性固废；阴极发生电化学析氢反应使阴极液碱度升高，用于吸收阳极区处理天然矿物或碱性固废生成的CO2生成HCO3‑
离子，阳极区的阳离子通过阳离子交换膜到达阴极侧，与阴极侧的HCO3‑
生成高纯碳酸氢盐，最终，阴极产生的氢气在催化剂的作用下用以还原阳极的有机PCET反应物，实现阳极液的再生。2.如权利要求1所述的生产高纯碳酸盐的解耦式CO2矿化膜电解方法，其特征在于，所述的有机PCET反应物的电极电位须高于析氢反应电位，确保非电化学还原反应的自发进行；有机PCET反应物在使用环境下需发生可逆或准可逆的电子e
‑
/质子H
+
转移反应，确保阳极液的电化学酸化；有机PCET反应物包括但不限于钨酸、咯嗪、吩嗪、醌及其衍生物，结构为：的电化学酸化；有机PCET反应物包括但不限于钨酸、咯嗪、吩嗪、醌及其衍生物，结构为：其中，R
n
＝
‑
H、
‑
OH、
‑
COOH、
‑
SO3H、
‑
NH2、
‑
CH3、
‑
O
‑
、
‑
S
‑
、
‑
CH2‑
、
‑
F或
‑
Cl等。3.如权利要求1所述生产高纯碳酸盐的解耦式CO2矿化膜电解系统，其特征在于，所述的萃取剂包括但不限于醋酸丁酯、乙酸乙酯、氯仿、甲苯、有机磷酸、有机磺酸或羧酸。4.如权利要求1所述生产高纯碳酸盐的解耦式CO2矿化膜电解系统，其特征在于，所述的催化剂为Pt、Pt/C、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，吴一凡，谢和平，兰铖，王云鹏，赵治宇，唐文彬，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：