[发明专利]一种在常温及无外接电压条件下从高氨氮废液中回收氢气的方法

说明书

本发明公开了一种在常温及无外接电压条件下从高氨氮废液中回收氢气的方法，所述方法包括以下步骤：1）称取亚硝酸钠、碳酸钠、葡萄糖，加入到高氨氮废液中，密封条件下搅拌至完全溶解，得厌氧氨氧化菌驯化液；2）将厌氧氨氧化菌驯化液与厌氧污泥混合，得到启动混合浆体；3）将启动混合浆体加入氢气回收反应装置的阳极室，连续缓慢搅拌；4）每隔6~10小时可见光照射阳极电极2~4小时，当阴极室的导气孔处氢气体积浓度检测值低于1%时，即结束反应过程。本发明通过耦合光催化、厌氧氨氧化、微生物燃料电池三种技术，提高氨氮脱氢效果，提高氢气转化效率，在无需外加载电压及升温的情况下实现高氨氮废液的氢能回收，并将氨氮转化为氮气安全排放到空气中。

技术领域

本发明属于含氨氮废液无害化处置及资源化利用领域，具体涉及一种在常温及无外接电压条件下从高氨氮废液中回收氢气的方法。

背景技术

目前我国水体主要污染物为氨氮和有机物。水污染趋势的加重使得水资源短缺的矛盾更加凸显，这严重制约了我国可持续发展道路的拓展。因此，氨氮处理工艺逐渐被纳入到水处理技术模块中。目前高浓度氨氮废液处置思路以去除为主，通过化学沉淀、物理吸附、光(电)催化、生物处置等方式将氨氮直接从废液中去除或是转化成氮气后排放到空气中。然而这些以去除为主导思路衍生出的技术均忽略了氨氮本身的可回收特性，没有将高更高的价值附加在浓度氨氮废液的处置过程。氨是一种化学储氢材料，具有储氢量高以及能量密度高的优点，在适宜的条件下，可分解成不含碳氧化物的氢气。然而氨是一种非常稳定的分子，其分解过程是一种可逆和吸热的过程，需要较高的温度匹配才能实现较好的效果。

目前氨分解技术主要包括：高温热解法、氨电解法、多相催化法、光催化法以及等离子体法等。将高温热解法应用于高浓度氨氮废液处置还需前置加碱和吹脱工艺，工艺复杂，易滋生二次污染。氨电解法和等离子体法匹配较高的温度或电压补偿，大批次处置时能耗较高。多相催化法对催化材料制备及催化材料搭配要求高，同时催化材料失活及失稳等问题使得该技术运行成本居高不下。

相比与其他几种方法，光催化法具有温度补偿要求低及运行成本较少的优势。然而光催化法氨氮催化分解及氢能回收效率低，若要提高分解性能仍然需要设置电压补偿，需要外接电源。因此，结合上述问题，寻求或研发一种在常温下及无外接电压条件下从高氨氮废液中回收氢气的方法对解决高氨氮废液处置困境具有重要的现实意义。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供了一种在常温及无外接电压条件下从高氨氮废液中回收氢气的方法。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采取了如下的技术方案：一种在常温及无外接电压条件下从高氨氮废液中回收氢气的方法，所述方法包括以下步骤：

1)称取亚硝酸钠、碳酸钠、葡萄糖，加入到高氨氮废液中，密封条件下搅拌至完全溶解，得厌氧氨氧化菌驯化液；

2)将厌氧氨氧化菌驯化液与厌氧污泥混合，得到启动混合浆体；

3)将启动混合浆体加入氢气回收反应装置的阳极室，连续缓慢搅拌；

4)每隔6～10小时可见光照射阳极电极2～4小时，当阴极室的导气孔处氢气体积浓度检测值低于1％时，即结束反应过程。

其中，所述步骤1)中亚硝酸钠、碳酸钠、葡萄糖、高氨氮废液中的氨氮摩尔比为5～15∶8～12∶5～10∶100。

其中，所述步骤2)启动混合浆体中的悬浮固体浓度为4～8g/L。

其中，所述氢气回收反应装置包括阳极室和阴极室，所述阳极室和所述阴极室通过质子交换膜隔开，所述阳极室内设有搅拌器，所述阳极室和阴极室上分别设有导气孔，所述阳极室还设有加样孔，阳极电极和阴极电极分别置于所述阳极室最左端和阴极室最右端，所述阳极电极和所述阴极电极用导线连接。

其中，所述氢气回收反应装置为可透光的密封装置。