[发明专利]一种增强煤类物质生化反应能力和生物可利用性的电化学预处理系统和预处理工艺

说明书

本发明公开了一种增强煤类物质生化反应能力和生物可利用性的电化学预处理系统和预处理工艺，其中所述电化学预处理系统包括进料系统、预混罐、辅料加入系统、物料传输系统、电化学系统以及出料系统。通过电化学系统中的阳极反应和阴极反应，在阳极制造酸性pH，在阴极制造碱性pH，并通过酸性pH条件破坏煤类物质的结构并使其转化，同时通过碱性pH条件使煤类物质容易发生溶胀和溶解，以实现对煤类物质的彻底处理并打开其结构，产生多种有机化合物，提高煤类物质的生化反应能力和生物可利用性，以进一步通过生物反应或生物化学反应生产其他有益产品。

技术领域

本发明涉及煤类物质的电化学处理，具体地说是一种增强煤类物质生化反应能力和生物可利用性的电化学预处理系统和预处理工艺，通过电化学反应及其对pH条件的改变来增加煤类物质的生化反应能力和生物可利用性。

背景技术

生物化学转化煤类物质(包括各类煤和煤的物理衍生物)的工艺技术，包括煤基生物天然气、煤类物质生物增溶以及煤制化学品，常因煤类物质的低反应性和低生物利用性而受到限制。煤类物质的复杂结构以及疏水性是导致其低反应性和低生物利用性的主要原因。因此，在实际应用中常需要对煤类物质进行预处理，主要有化学方法和物理方法。但是，煤类物质的化学预处理，如将煤类物质与氧化剂、螯合剂、酸、碱等溶剂进行混合，常需要使用大量的化学药剂；而物理预处理方法如加热方法，包括热空气冲洗或蒸汽冲洗，则常需要消耗大量的能量。

水混合液(水固混合液到纯水溶液)中的电化学反应，可以通过电解作用改变物质的性质。其中，阳极反应为氧化反应并产生质子(H⁺)，导致酸性pH值；阴极反应为还原反应并生成氢氧化物(OH^-)，导致碱性pH值。在酸性pH条件下，煤类物质的结构可以被破坏并转化；在碱性pH条件下，煤类物质容易发生溶胀和溶解。如前所述，煤的酸碱预处理可以提高煤类物质的生化反应能力和生物可利用性。

本发明通过电化学反应中的阳极反应和反应，在系统中制造酸性pH条件和碱性pH条件，以提高煤类物质的生化反应能力和生物可利用性，而不需要外加任何酸性或碱性化学药剂。同时，通过改变电化学反应的阳极和阴极，可以随时实现煤类物质溶液中pH 的改变，从而实现对煤类物质的彻底处理并打开其结构，产生多种有机化合物，提高煤类物质的生化反应能力和生物可利用性。

发明内容

本发明针对煤类物质的预处理，提供了一种增强煤类物质生化反应能力和生物可利用性的电化学预处理系统和预处理工艺。

所述煤类物质包括各类煤和煤的物理衍生物。

本发明增强煤类物质生化反应能力和生物可利用性的电化学预处理系统，包括进料系统 1、预混罐2、辅料加入系统3、物料传输系统4、电化学系统5以及出料系统6。

进料系统1主要用于将煤类物质原料送入预混罐2中，可以为人工或机械等方式，包括但不局限于铲车、传输带、泵等。在具体实施中，进料系统1的数量包括但不局限于1套。

预混罐2是由不锈钢、塑料等任何材料制成的任意形状。在具体实施中，预混罐2的数量包括但不局限于1个。

辅料加入系统3主要用于向预混罐2中投加氧化剂，可以为人工、机械等任意方式，包括但不局限于铲车、传输带、泵等。在具体实施中，辅料加入系统3的数量包括但不局限于1套，氧化剂等辅料也可以通过进料系统1加入预混罐2。

物料传输系统4包括物料传输泵41和物料传输管42，用于不同反应罐、不同系统物料的转移。物料传输泵41可以为市售各种泵，物料传输管42可以为市售各种管道，材质包括但不局限于混凝土、塑料、钢材等。在具体实施中，物料传输泵41和物料传输管42的数量包括但不局限于1个。

电化学系统5包括反应罐51、电化学系统阴极52、电化学系统阳极53、电化学系统导线54；电化学系统阴极52和电化学系统阳极53通过电化学系统导线54相连通，并在线路中设置有电化学系统电源55和电化学系统开关56。