一种电催化脱除电极沉积硫的方法

本发明涉及一种电催化调脱除电极沉积硫的方法，属于能源化学领域。

背景技术：

1、硫化物是一类典型的污染物小分子，例如，硫化氢为一种在石油化工中广泛存在气体污染物小分子，而硫化钠、硫化钾等硫化物盐则大量存在于生活废水、造纸厂等工厂排放的工业废水中(petrov et al.,int.j.hydrogen energy 1996,21,163；zhong et al.,angew.chem.int.ed.2014,17,4399-4403)。污染物硫化物的存在会对人类生活、生产安全带来影响，因此，消除硫化物十分重要。目前的硫化物转化工艺，主要包括热催化法、光催化法、化学法、电催化法四种方法。其中，热催化法较为成熟，但需要高温高压的反应条件，能耗较高；光催化法反应条件温和，但效率低；化学法效率高，但使用化学试剂成本高，也会引入新的污染(qayyum et al.energy sources part a 2020,1-24；pieplu et al.,catalysis reviews 1998,4,409-450)；电催化法条件温和，可以利用可再生电能，在优化后的电解装置中，可以实现硫化物的高效转化(zhang et al.,energy environ.sci.2020,13,119)。因此，电催化法是一种具有前景的硫化物的转化方法。

2、通常在电催化硫化物氧化的反应中，负二价的硫化物会被氧化生成零价的单质硫。而单质硫具有化学惰性，难以被进一步反应，因此是最主要氧化产物。生成的单质硫极易在电极表面析出，并沉积在电极表面，堵塞电极的反应活性位。此外，单质硫的导电性极差，其沉积在电极表面也会降低电极的导电性。随着反应的进行，生成的单质硫不断增多，将会逐渐导致电极逐渐失去活性，使得电化学装置导电性变差，甚至发生断路。因此，亟待找到有效的方法脱除电极上的沉积硫，使得电催化反应高效持续的进行。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种电催化脱除电极上的沉积硫的方法。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种电催化脱除电极上沉积的硫单质的方法，在发生电催化硫化物氧化生成单质硫的电解装置的阳极室中，阳极室的电解液为碱性电解液，通过控制阳极氧化电位，使阳极室耦合发生电催化水分解的析氧反应，利用产生的氧气气泡将电极上生成的单质硫带离电极，从而脱除在电极上沉积的单质硫。

4、上述技术方案中，进一步地，所述电解装置中，电极材料包括碳纸、碳布、碳毡，镍、铁、铜、钛及其合金，氧化镍、氧化铁成型制得的泡沫型、网型、片型材料中的一种，以及在上述材料上喷涂铂、铱、钌、钯制得的电极材料。

5、上述技术方案中，进一步地，所述阳极氧化电位为1.23～3v/cm2，使得硫氧化反应发生的同时，发生析氧反应。

6、上述技术方案中，进一步地，所述硫化物包括硫化氢、硫化锂、硫化钠、硫化钾、硫化铷、硫化铯中的一种或几种，硫化物的摩尔浓度为0.001-10mol/l。

7、上述技术方案中，进一步地，所述碱性电解液包括氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯中的一种或几种。

8、上述技术方案中，进一步地，耦合发生电催化水分解的析氧反应，生成氧气的流速为0.001-10ml/min cm2。

9、上述技术方案中，进一步地，氧气将电极上生成的硫单质带离电极，带出的硫单质速率为0.001-10g/min cm2。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

11、(1)本发明所提供的电催化去除电极上的沉积硫的方法，方法简单，不需要改变装置结构，具有操作简便，效率高的特点。

12、(2)本发明能够避免沉积硫的存在影响电极的反应效率或导电效率，从而有助于电解装置持续稳定运行。

13、综上，本发明所提出的方法，过程简单，效率高、稳定性强，利于电催化硫化物转化的工业过程，具有较高的工业应用前景。

技术特征：

1.一种电催化脱除电极上沉积的硫单质的方法，其特征在于：在发生电催化硫化物氧化生成单质硫的电解装置的阳极室中，阳极室的电解液为碱性电解液，通过控制阳极氧化电位，使阳极室耦合发生电催化水分解的析氧反应，利用产生的氧气气泡将电极上生成的单质硫带离电极，从而脱除在电极上沉积的单质硫。

2.根据权利要求1所述的电催化脱除电极上沉积硫的方法，其特征在于：所述电解装置中，电极材料包括碳纸、碳布、碳毡，镍、铁、铜、钛及其合金，氧化镍、氧化铁成型制得的泡沫型、网型、片型材料中的一种，以及在上述材料上喷涂铂、铱、钌、钯制得的电极材料。

3.根据权利要求1所述的电催化脱除电极上沉积硫的方法，其特征在于：所述阳极氧化电位为1.23～3v/cm2。

4.根据权利要求1所述的电催化脱除电极上沉积硫的方法，其特征在于：所述硫化物包括硫化氢、硫化锂、硫化钠、硫化钾、硫化铷、硫化铯中的一种或几种，硫化物的摩尔浓度为0.001-10mol/l。

5.根据权利要求1所述的电催化脱除电极上沉积硫的方法，其特征在于：所述碱性电解液包括氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的电催化脱除电极上沉积硫的方法，其特征在于：耦合发生电催化水分解的析氧反应，生成氧气的流速为0.001-10ml/min cm2。

7.根据权利要求1所述的电催化脱除电极上沉积硫的方法，其特征在于：氧气将电极上生成的硫单质带离电极，带出的硫单质速率为0.001-1g/min cm2。

技术总结本发明涉及一种电催化脱除电极上沉积的硫单质的方法，属于能源化学领域。在发生电催化硫化物氧化生成单质硫的电解装置的阳极室中，阳极室的电解液为碱性电解液，通过控制阳极氧化电位，使阳极室耦合发生电催化水分解的析氧反应，利用产生的氧气气泡将电极上生成的单质硫带离电极，从而脱除在电极上沉积的单质硫。本发明所提供的电催化去除电极上的沉积硫的方法，不需要改变装置结构，具有流程简便，效率高的特点；本发明能够避免沉积硫的存在影响电极的反应效率或导电效率，从而有助于电解装置持续稳定运行。技术研发人员：邓德会,张默受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/17