1.一种有机物阳极氧化协同CO2阴极还原的能源化装置,其特征在于,包括填充床隔膜反应器、储液池和管道系统;
所述填充床隔膜反应器包括极板垫块(4)、阳极极板(5)、阳极区(8)、质子交换膜(9)、阴极区(10)和阴极极板(13);所述阳极区包括阳极反应室(6)、阳极配水区(7)、阳极室进液口、阳极室出液口;所述阴极区包括阴极反应室(11)、阴极配水区(12)、阴极室进液口、阴极室进气口和阴极室出液口,所述阴极室进液口、阴极室进气口和阳极室进液口均设在配水区,所述阳极室出液口和阴极室出液口安装在各反应室上部;配水区均位于反应室下方,且配水区与反应室通过布水板相连;
所述阴极区(10)与阳极区(8)通过质子交换膜(9)相连;所述阳极反应室(6)内部填充阳极粒子电极,外侧设有阳极极板(5);所述阴极反应室(11)内部填充阴极粒子电极,外侧设有阴极极板(13);所述阳极极板(5)和阴极极板(13)外侧均安装有极板垫块(4);
所述储液池包括阳极储液池(2)和阴极储液池(23),所述管道系统包括阳极室进液管(20)、阳极室出液管(3)、阳极出气管(21)、阴极室出液管(14)、阴极出气管(17)、阴极室进液管(18)和阴极室进气管(22);所述阳极室出液管(3)连通阳极储液池(2)与阳极室出液口,所述阳极室进液管(20)通过蠕动泵(16)连通阳极储液池(2)与阳极室进液口;所述阴极室出液管(14)连通阴极储液池(23)与阴极室出液口,所述阴极室进液管(18)通过蠕动泵(16)连通阴极储液池(23)与阴极室进液口,所述阳极出气管(21)、阴极出气管(17)与阴极室进气管(22)通过三通阀门(19)连通阴极储液池(23)、阳极储液池(2)与阴极室进气口。
2.如权利要求1所述的一种有机物阳极氧化协同CO2阴极还原的能源化装置,其特征在于,所述阳极储液池(2)内设有搅拌器(1),且通过密封盖密闭;所述阴极储液池内设有搅拌器(1)和排气阀(15),且通过密封盖密闭。
3.如权利要求1所述的一种有机物阳极氧化协同CO2阴极还原的能源化装置,其特征在于,所述阳极粒子电极包括活性炭和二氧化铅颗粒中的任意一种。
4.如权利要求1所述的一种有机物阳极氧化协同CO2阴极还原的能源化装置,其特征在于,所述阴极粒子电极为负载型催化剂粒子电极,载体包括活性炭、氧化铝、分子筛、碳纤维管中的任意一种,催化剂包括Sn、Bi中的任意一种。
5.如权利要求1所述的一种有机物阳极氧化协同CO2阴极还原的能源化装置,其特征在于,所述阴极极板(13)为过渡金属、金属基衍生物,包括Pb、In、Sn、Bi、SnOx中的任意一种。
6.如权利要求1所述的一种有机物阳极氧化协同CO2阴极还原的能源化装置,其特征在于,所述阳极极板(5)为钛基涂层电极,包括IrO2‑Ta2O5、RuO2‑IrO2、PbO2、SnO2‑Sb的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种有机物阳极氧化协同CO2阴极还原的能源化装置,其特征在于,所述阴极极板(13)和阳极极板(5)通过两侧的极板垫块(4)与反应区挤压固定。
8.根据权利要求1所述的一种有机物阳极氧化协同CO2阴极还原的能源化装置,其特征在于,所述的阳极储液池(2)和阴极储液池(23)液面应高于阴极反应室(11)液面,以防止阴极液倒吸至储液池内。
9.权利要求1所述的一种有机物阳极氧化协同CO2阴极还原的能源化装置的有机物氧化及其CO2阴极还原方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:阳极液通过蠕动泵(16)由阳极储液池(2)进入阳极配水区(7),再由阳极配水区(7)直接进入阳极反应室(6),在阳极反应室(6)发生有机物氧化反应后,产生的CO2气体伴随阳极液由阳极出液口流回阳极储液池(2),阳极储液池(2)内进行气液分离,CO2气体通过阳极出气口排出;
S2:阳极出气口连接有阳极出气管(21),阳极产生的CO2气体经过阳极出气管(21)、阴极室进气管(22),由阴极室进气口进入阴极配水区(12);阴极液通过蠕动泵(16)由阴极储液池(23)进入阴极配水区(12),作为电解质溶液进入阴极反应室(11);步骤S1与步骤S2同时进行,所述阳极反应室发生的有机物氧化反应与析氧反应生成H+通过质子交换膜进入阴极反应室,气体中的CO2在阴极反应室(11)发生还原转化,生成气态产物CO和有机酸,同时质子交换膜(9)有效阻止还原产生的物质迁移至阳极室被氧化;
S3:未反应完的CO2气体伴随阴极液由阴极出液口流出进入阴极储液池(23),阴极储液池(23)内进行气液分离;分离出的CO2气体经阴极出气管(17)与阳极出气管(21)中气体通过三通阀门(19)混合一同输送到阴极配水区(12),再由阴极配水区(12)直接进入阴极反应室(11)再进行反应。
10.根据权利要求9所述的一种有机物阳极氧化协同CO2阴极还原的能源化装置的有机物氧化及其CO2阴极还原方法,其特征在于,步骤S1中的所述阳极液为有机废水,步骤S2中所述阴极液为碳酸氢盐。