本发明涉及碳捕集，具体而言，涉及一种球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的设备和方法。
背景技术：
1、二氧化碳是引起温室效应的重要物质，在未来数十年内，化石燃料仍将在世界能源供应中占据主导地位，碳减排仍然面临着巨大的挑战，目前国际社会根据环境领域的相关要求，广泛认为二氧化碳捕获与封存(英文名：carbon dioxide capture andsequestration，简称：ccs)技术的深入开展对缓解全球气候变暖具有重要意义，如何将co2从混合气体中捕集并分离是减少co2排放的前提和基础。
2、传统的碳捕集方法有吸收法、吸附法、低温分离法、金属氧化物法、膜分离法等，其中，化学吸收法较为成熟，并且适用于co2浓度不高且常压的状态，但是吸收剂用量大，循环过程中需进行补充，试剂要求高，且其再生过程能耗高。而膜分离法虽然工艺过程简单，操作简便，但其对原料气要求高，要进行前处理、脱水和过滤，且得到的产物纯度不高。
3、目前出现的所有电催化活化co2技术，均在负极电解液中进行，通过向电解池内通入co2气体方法，使co2在常压环境条件下溶解于溶液中，然后对溶解的co2进行电催化转化。因此，阴极电解液中催化剂载体与溶有co2气体溶液的接触效率，是决定电催化反应效率的关键参数。现有催化剂粉末的载体主要有碳布、碳棒、铜片等形式，催化剂在液态电解液中的使用方式，加之co2气体在常压下的溶解过程，致使溶液中co2气体溶解能力有限，进而限制溶解后的co2微小气泡与催化剂粉末颗粒间的高效率接触，最终限制溶解中发生的电催化反应进行效率。
技术实现思路
1、本发明的目的包括提供一种球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的设备和方法，其能够提高溶解后的co2气泡与催化剂粉末颗粒间的接触效率，提高溶解中发生的电催化反应的进行效率。
2、本发明的实施例可以这样实现：
3、第一方面，本发明提供一种球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的设备，设备包括球磨机、工业废气存储容器、催化剂粉末存储器、阴极电解溶液注射泵、直流供电电源、阳极电解池组件、第一喷头和第二喷头；
4、球磨机包括外筒、内筒、转动接头、驱动电机和球磨珠；转动接头安装在外筒的端部，内筒安装在外筒内、且连接到转动接头上，驱动电机用于驱动转动接头，球磨珠设置在内筒的内部，内筒的侧壁上开设有渗滤孔；
5、第一喷头和第二喷头均延伸到内筒的内部，工业废气存储容器通过管道连接到第一喷头，催化剂粉末存储器连接在工业废气存储容器与第一喷头之间的管道上，阴极电解溶液注射泵和阳极电解池组件通过管道连接到第二喷头。
6、在可选的实施方式中，设备还包括废气管路控制阀和催化剂注入管路控制阀，废气管路控制阀与催化剂粉末存储器并联在工业废气存储容器与第一喷头之间，催化剂注入管路控制阀连接在催化剂粉末存储器所在的管道上。
7、在可选的实施方式中，设备还包括电解液注入管路控制阀，电解液注入管路控制阀安装在阳极电解池组件与第二喷头之间的管道上。
8、在可选的实施方式中，设备还包括残余气体排放阀和反应产物排泄阀，残余气体排放阀安装在外筒的顶部，反应产物排泄阀安装在外筒的底部。
9、在可选的实施方式中，第一喷头和第二喷头分别设置在内筒的相对两端。
10、在可选的实施方式中，阳极电解池组件包括阳极电解池、阳极铂电极和搅拌磁子，阳极铂电极和搅拌磁子均设置在阳极电解池内，阳极铂电极连接到直流供电电源的阳极。
11、第二方面，本发明提供一种球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的方法，方法采用前述实施方式的球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的设备，方法包括以下步骤：
12、步骤一：调节外筒的温度至零度以下并维持恒定，再向内筒内装入冰粉，用以诱导后续水合物生成反应；
13、步骤二：利用工业废气存储容器向内筒内注入工业废气；
14、步骤三：利用驱动电机驱动内筒转动，使局部融化的冰粉转化为固态水合物粉末，并实现将工业废气中的co2气体捕集与分离；
15、步骤四：将内筒的温度调至8.4℃以上，并利用工业废气存储容器向内筒内注入工业废气，使内筒中的气压值提升至6.2mpa以上；
16、步骤五：由阴极电解溶液注射泵向内筒中间歇式喷射阴极电解溶液，此过程中球磨机持续工作，生成固态水合物粉末；
17、步骤六：使用工业废气存储容器向内筒中注入催化剂；
18、步骤七：启动直流供电电源，将溶解于溶液中的co2气泡电催化还原至甲酸；
19、步骤八：从外筒中排出甲酸；
20、步骤九：将外筒中残余的工业废气重新存储于工业废气存储容器中。
21、在可选的实施方式中，设备还包括废气管路控制阀，废气管路控制阀与催化剂粉末存储器并联在工业废气存储容器与第一喷头之间，步骤四包括：
22、将内筒的温度调至10℃，以避免生成的甲酸凝固为固体；
23、打开废气管路控制阀，由工业废气存储容器向内筒中注入工业废气将内筒中的气压值提升至7mpa。
24、在可选的实施方式中，设备还包括电解液注入管路控制阀，电解液注入管路控制阀安装在阳极电解池组件与第二喷头之间的管道上，步骤五包括：
25、打开电解液注入管路控制阀，由阴极电解溶液注射泵向内筒中间歇式喷射0.5mol/l khco3阴极电解溶液，此过程中球磨机持续工作。
26、在可选的实施方式中，设备还包括催化剂注入管路控制阀，催化剂注入管路控制阀连接在催化剂粉末存储器所在的管道上，步骤六包括：
27、启动直流供电电源将电压调至2.5v，接通阳极电解池组件与内筒之间的电路，并启动阳极电解池组件中的搅拌磁子，以预定转速搅拌阳极1.0mol/l的koh溶液，在bi2o3催化剂颗粒的催化作用下发生电化学反应，将溶解于溶液中的co2气泡电催化还原至甲酸。
28、本发明实施例提供的球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的设备和方法的有益效果包括：
29、固态水合物粉末由阴极电解液转化而成，所生成的固态水合物粉末与催化剂粉末可在球磨机快速碾磨作用下直接均匀混合，进而可实现电催化反应中无限制地提升催化剂与电解液间的比例；另外，固态水合物粉末在一定温度、压力条件下可稳定维持固态形态，而甲酸的凝固点则不受气体压力影响，借助此气体压力对固态水合物粉末与甲酸凝固点的影响能力的显著差异性，在生成固态水合物粉末过程中可同步实现甲酸与固态水合物粉末的快速、高效地分离，进而大幅提升此方法的可操作性与经济性。而且该设备实现了球磨冰粉水合物法捕集-分离-活化-转化同步一体化处理烟道工业废气中co2。
1.一种球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的设备，其特征在于，所述设备包括球磨机、工业废气存储容器(8)、催化剂粉末存储器(9)、阴极电解溶液注射泵(13)、直流供电电源(15)、阳极电解池组件、第一喷头(25)和第二喷头(26)；
2.根据权利要求1所述的球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的设备，其特征在于，所述设备还包括废气管路控制阀(10)和催化剂注入管路控制阀(11)，所述废气管路控制阀(10)与所述催化剂粉末存储器(9)并联在所述工业废气存储容器(8)与所述第一喷头(25)之间，所述催化剂注入管路控制阀(11)连接在所述催化剂粉末存储器(9)所在的管道上。
3.根据权利要求1所述的球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的设备，其特征在于，所述设备还包括电解液注入管路控制阀(14)，所述电解液注入管路控制阀(14)安装在所述阳极电解池组件与所述第二喷头(26)之间的管道上。
4.根据权利要求1所述的球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的设备，其特征在于，所述设备还包括残余气体排放阀(12)和反应产物排泄阀(24)，所述残余气体排放阀(12)安装在所述外筒(1)的顶部，所述反应产物排泄阀(24)安装在所述外筒(1)的底部。
5.根据权利要求1所述的球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的设备，其特征在于，所述第一喷头(25)和所述第二喷头(26)分别设置在所述内筒(2)的相对两端。
6.根据权利要求1所述的球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的设备，其特征在于，所述阳极电解池组件包括阳极电解池(16)、阳极铂电极(17)和搅拌磁子(19)，所述阳极铂电极(17)和所述搅拌磁子(19)均设置在所述阳极电解池(16)内，所述阳极铂电极(17)连接到所述直流供电电源(15)的阳极。
7.一种球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1所述的球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的设备，所述方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的方法，其特征在于，所述设备还包括废气管路控制阀(10)，所述废气管路控制阀(10)与所述催化剂粉末存储器(9)并联在所述工业废气存储容器(8)与所述第一喷头(25)之间，所述步骤四包括：
9.根据权利要求7所述的球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的方法，其特征在于，所述设备还包括电解液注入管路控制阀(14)，所述电解液注入管路控制阀(14)安装在所述阳极电解池组件与所述第二喷头(26)之间的管道上，所述步骤五包括：
10.根据权利要求7所述的球磨冰粉水合物法处理工业废气中co2的方法，其特征在于，所述设备还包括催化剂注入管路控制阀(11)，所述催化剂注入管路控制阀(11)连接在所述催化剂粉末存储器(9)所在的管道上，所述步骤六包括：
