[发明专利]同步处理废酸废碱及驱动高盐废水脱盐并产电的电池

权利要求书

1.一种同步处理废酸废碱及驱动高盐废水脱盐并产电的电池，其特征在于：利用在酸性条件下消耗H⁺离子的气体参与的还原反应作为正极反应和在碱性条件下消耗OH^-离子的气体参与的氧化反应作为负极反应，以废酸废碱作为电化学活性物质，并分别用阳离子交换膜和阴离子交换膜隔开，高盐废水则流通于由阳离子交换膜和阴离子交换膜隔开出来的中间腔室，在放电的过程中，实现废酸废碱电化学中和处理，并驱动中间腔室内的高盐废水的阳离子和阴离子分别穿过阳离子和阴离子交换膜传输至正、负极电解液腔室，实现高盐废水脱盐；通过内部设置的正极、负极、阳离子交换膜和阴离子交换膜将电池内部分隔得到三个液体腔和两个气体腔，其中：位于两侧的第一腔和第五腔设置为流通气体的空腔，第一腔和第五腔侧边对角均有两个用于流通气体的通道；位于其间的第二腔和第四腔内分别注入正、负极电解液并作为正极电解液腔和负极电解液腔；位于中间的第三腔内装高盐废水，第一和第二腔之间、第二和第三腔之间、第三和第四腔之间以及第四和第五腔之间依次设有正极、阳离子交换膜、阴离子交换膜和负极；所述的流通气体为氢气、氧气或空气。

2.根据权利要求1 所述的同步处理废酸废碱及驱动高盐废水脱盐并产电的电池，其特征是，所述的产电是指：废酸、废碱分别置于正、负极电解液腔，正、负极采用气体扩散电极，所述气体扩散电极的催化剂层分别与废酸溶液和废碱溶液相接触，当电池连接上负载或进行放电，负极发生在碱性条件下消耗OH^-离子的气体参与的氧化反应并放出电子，电子经外电路流通至正极并使得在酸性条件下消耗H⁺离子的气体参与的还原反应发生；参与的气体流通于外端两侧气体腔，在电池中自循环或通过外接管道导向所需电极。

3.根据权利要求1 所述的同步处理废酸废碱及驱动高盐废水脱盐并产电的电池，其特征是，所述的反应包括：一个OH^-离子和一个H⁺离子生成一个水分子，即废酸废碱以电化学的形式得到了中和处理，该中和反应对应的理论放电电压为 0.83V；当电池内部流通放电电流，中间腔内的高盐废水的阳离子将会在电场的驱动下穿过阳离子交换膜传输至正极电解液腔，中间腔内的高盐废水的阴离子将会穿过阴离子交换膜传输至负极电解液腔，连续驱动下从而达到高盐废水脱盐的效果，其反应方程为：

正极反应：2H⁺(aq)+2e^-→H₂(g)，E^o＝0.00V或O₂(g)+4H⁺(aq)+4e^-→2H₂O(l)，E^o＝1.23V；

负极反应：2H₂(g)+4OH^- (aq)→4H₂O(l)+4e^-，E^o＝- 0.83V或4OH^- (aq)→ O₂(g)+2H₂O(l)+ 4e^-，E^o＝0.40V。

4.根据权利要求1 所述的同步处理废酸废碱及驱动高盐废水脱盐并产电的电池，其特征是，所述废酸、废碱及高盐废水直接取自工业生产中所排放的废酸、废碱及高盐废水。

5.根据权利要求1 所述的同步处理废酸废碱及驱动高盐废水脱盐并产电的电池，其特征是，所述的废酸，在处理前pH 小于1；所述的废碱，在处理前pH 大于13；所述的高盐废水，在处理前总含盐浓度大于0.1M。

6.根据权利要求1 所述的同步处理废酸废碱及驱动高盐废水脱盐并产电的电池，其特征是，通过互调离子交换膜的位置后，该电池用于离子的浓缩并产电。