能减排，对设备的要求比较低，工艺流程简单，易操作，生产成本和维护成本低，无三废污染，清洁环保，资源利用率高，投资少，效益好。
【附图说明】
[0020]图1一种自维持光催化转化污染物和CO2协同反应池示意图。
[0021]图2添加孔碳与搅拌的自维持光催化转化污染物和CO2协同反应池示意图。
[0022]图3双室同时利用太阳能的自维持光催化转化污染物和CO2协同反应池示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合实施例及附图对本发明作进一步说明，所述内容仅为本发明构思下的基本说明，但是本发明不局限于下面例子，依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均属于本发明的保护范围。
[0024]实施例1
采用管径为10~30 nm、管长为20~30 Mm的1102纳米阵列管为光电催化材料并充当阳极，将其倾斜放入浓度为0.1-5 mol/L的苯酚溶液中构成阳极室，阵列管与水平面的倾角为50-60°，往阳极室中添加NaOH调整溶液pH值，隔膜选用Naf1nll7阳离子交换膜，阴极室中加入饱和Na2CO3溶液，铜网为阴极，阳极T1 2阵列管与阴极铜网的间距小于30 cm，将通入的CO2通过气体分布板接近阴极，加入一定量500 ~ 3000 m2/g的孔碳强化CO2的吸收与溶解，两个室内用搅拌强化传递过程，用导线将阳极打02阵列管与阴极铜网连接构成外电路，负载为LED灯泡，隔膜上方用弯折弧形挡板将阳极室氧化降解产生的CO2引入到阴极室，挡板夹角为135°，结构示意图如图2所示。用300 ~ 500 W模拟太阳光照射T12阵列光阳极，发现LED灯亮，阳极室有CO2气泡产生，产生的气泡在阵列管顶端自然逸出后经过池上面的挡板进入阴极室，阴极没有气体析出，产物经分析为HCOONa，调整两边溶液pH值并用镍网取代阴极的铜网后，发现阴极室有氢气和白色NaHCO3沉淀出现。
[0025]实施例2 采用浸溃法将粒度为5~20 nm的此32粉体担载在多孔分子筛Ti一MCM-41上面，放入一面是石英玻璃的钛篮中充当光电催化剂与阳极，将其倾斜放入印染废液中构成阳极室，钛篮的石英玻璃面与水平面的倾角为10~60°，往阳极室中添加CaO调整溶液pH值大于9，隔膜选用阴离子交换膜，阴极室中加入海水，担载掺Fe纳米GaP的石墨毡为阴极，将0)2通入阴极室底部，加入1000 ~ 2000 m2/g的孔碳强化CO2的吸收与溶解，用导线将阳极钛篮与阴极石墨毡连接构成外电路，阳极与阴极的间距小于50 cm，负载为小风扇，隔膜上方用弯折弧形挡板将阳极室氧化降解产生的CO2引入到阴极室，挡板夹角为150°，阴极室挡板端深入液面以下50 cm，结构示意图如图2所示。用500 ~ 600 W模拟太阳光透过石英玻璃照射在担载MoS2粉体的多孔分子筛Ti一MCM-41上，发现小风扇转动，阳极室的溶液颜色逐渐变清，产生的气体在挡板的作用下进入阴极室被消耗掉，有CaCl2产物形成，阴极室有HCOONa形成，调整两边溶液浓度和PH值后可以改变阴极室产物组成，有甲烷产生。
[0026]实施例3
对上述实施例2的阴极室同时施加100 ~ 200 W模拟太阳光加速CO2的转化，如图3所示，阴极室加入适量NH3.H2O消耗该室产生的光生空穴，减少光生空穴与电子的复合，强化0)2电极的电子接受，用电镀废水取代阳极室的印染废液，其他不变，调整两边溶液组成、浓度和PH值后可以改变阴极室产物组成，有甲烷、CO、甲醇、甲醛形成。
[0027]实施例4
将粒度为10~50 nm的ZnO与SiC复合催化剂粉体和Naf1n溶液混合后热压或流延在多孔碳纸上面，放入采油废液中构成阳极室，担载催化剂的碳纸面正对阳光照射，担载催化剂的碳纸充当阳极，碳纸与水平面的倾角为10~30°，往阳极室中添加NH3.Η20调整溶液pH值，隔膜选用聚电解质复合膜，阴极室中加入海相深层水(古地层水)，以掺Ce纳米1102阵列管为阴极，将0)2通入阴极室底部，加入300 ~ 1000 m2/g的孔碳强化0)2的吸收与溶解，用导线将阳极碳纸与阴极钛管基体钛连接构成外电路，阳极与阴极的间距小于90 cm,负载为OLED灯，电路中加二极管抑制电子反向运动，两个室间的上方用弯折弧形挡板将阳极室氧化降解产生的CO2引入到阴极室，挡板夹角为100°，结构示意图如图3所示。用500 ~600 W模拟太阳光照射在担载复合催化剂粉体的碳纸和掺Ce纳米T12阵列管上，发现OLED灯亮，阳极室表面的油层逐渐减少，阴极室有KHCO3形成，调整两边溶液组成、浓度和pH值后可以改变阴极室产物组成，有HC00K、CO、CH4形成。
【主权项】
1.一种自维持光催化转化污染物和CO 2协同反应池及其制备方法，其特征在于:协同反应池是由阳极室(I)和阴极室(2)构成，二者用隔膜(3)隔开，阳极(4)与阴极(5)分别放置在阳极室(I)和阴极室(2)中，隔膜上方加一弧形挡板(6)，引导阳极室产生的0)2进入阴极室进行循环利用，溶液中离子移动构成内电路，连接阴极室与阳极室的电子通道构成外电路；半导体光电催化材料与污染物放置在阳极室，光照时污染物发生降解，将CO2引入阴极室，光电催化氧化污染物产生的电子通过外电路促使0)2转化；通过控制阳极室和阴极室的溶液调整两室的化学电位差，利用该电位差使阴、阳极反应自维持连续运行。
2.根据权利要求1的描述，其特征在于:所述的阳极室指光照时污染物发生氧化反应的区域。
3.根据权利要求1的描述，其特征在于:所述的阴极室指CO2发生转化的区域。
4.根据权利要求1的描述，其特征在于:所述的隔膜指离子交换膜，包括阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合膜。
5.根据权利要求1的描述，其特征在于:所述的污染物指能失去电子的物质，包括含硫废液、CN—废液、NH 4+废液、SO 2、含苯环有机物、CHC13、CCl4、多氯联苯、染料、农药、印染废液、电镀废液、石油化工与橡胶废液。
6.根据权利要求1的描述，其特征在于:所述的CO2可以被其他能发生还原反应的物质取代。
7.根据权利要求1的描述，其特征在于:所述的溶液指能导电的碱性、中性、酸性的无机、有机、高分子溶液与离子液体。
8.根据权利要求1的描述，其特征在于:所述的弧形挡板的夹角为90~160°。
9.根据权利要求1的描述，其特征在于:所述的外电路上可以施加其他负载。
【专利摘要】本发明涉及一种自维持连续光催化转化污染物和CO2协同反应池及其制备方法，利用太阳能处置废物协同转化CO2发电并制备高值化工产品，属于环保与新能源及相关领域。本发明所要解决的技术问题是只利用太阳能转化CO2及污染物，提高污染物治理的社会和经济效益。本发明技术方案采用光阳极在阳极室氧化降解污染物，同时利用氧化过程产生的电子在阴极室促使CO2转化，用隔膜将阳极室和阴极室隔开，通过控制阴极室和阳极室的溶液调整两室间的化学电位差，使该电位差弥补光电压的不足，满足协同反应池运行的能量需求，实现自维持连续运行。本发明的阳极室光催化反应效率高，结构简单，可操作性强，适应于长期光照耦合治理污染物与CO2的场合。
【IPC分类】C02F1-42, C02F1-467
【公开号】CN104609516
【申请号】CN201410792095
【发明人】王贵欣, 闫康平, 钟宜霏, 薛娱静
【申请人】四川大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月19日