一种微生物燃料电池与电容去离子联用的脱盐装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种微生物燃料电池与电容去离子联用的脱盐装置，包括：壳体，壳体内设置两块钛集电极，将壳体内依次分为阳极室、脱盐室以及阴极室，脱盐室位于所述阳极室和阴极室之间，钛集电极位于所述脱盐室的一侧设有活性炭纤维，钛集电极和活性炭纤维构成电容去离子电极；阳极室中设有阳极电极，阴极室设有阴极电极，阳极电极和阴极电极通过导线串联负载后连接。本实用新型专利技术中，阳极电极和阴极电极通过导线串联负载后连接，可以有效的加速低浓度盐水中的离子进行迁移并吸附在活性炭纤维上，并且，在外部产生电流，可以有效的加快电极再生，并且电极再生的程度比较高，能够更好地脱盐。

Desalting device for microbial fuel cell and capacitor deionization

The utility model discloses a deionization device for deionization of a microbial fuel cell and capacitance, which comprises a shell with two titanium collectors in the shell. The shell is divided into an anode chamber, a desalting chamber, and a cathode chamber in turn. The desalting chamber is located between the anode chamber and the cathode chamber, and the titanium collector is located in the desalting chamber. There are active carbon fibers on one side. The titanium collector and activated carbon fiber form a capacitive deionization electrode, the anode electrode is set in the anode chamber, the cathode chamber is provided with the cathode electrode, and the anode electrode and the cathode electrode are connected through the wire load in series. In the utility model, the anode electrode and the cathode electrode are connected through a wire in series, which can effectively accelerate the migration of the ions in the low concentration brine and adsorb on the activated carbon fibers. And the current is generated outside the electric current, and the electrode regeneration can be speeded up effectively, and the degree of the electric pole regeneration is higher and can be better. Desalination.

【技术实现步骤摘要】
一种微生物燃料电池与电容去离子联用的脱盐装置
本技术涉及脱盐装置
，具体涉及一种微生物燃料电池与电容去离子联用的脱盐装置。
技术介绍
从工业革命到现在，人类的生活水平得到了极大的提高，但是人类还是要面对许多危机，像各种资源短缺，其中水资源的短缺问题一直困扰着大家。虽然地球上水储量很大，但是其中绝大部分都为海水，只有其中一小部分为淡水，除此之外还有一些淡水是很难被人类开采利用的，像冰川的水和雪山上的水等，所以现今出现了大量的污水处理厂和水务公司，既能保证产生的污水得到及时的处理回归人类的循环，又可以保证人类自来水的质量。但是由于现今人口的进一步增加以及各种污染的加剧，清洁的饮用水源越来越少，为了补充清洁水源的不足，人类不断开发出新的水源，像海水和地下水等，但是这些水源其中含有一定的盐分，不经过处理而直接饮用的话会对人类的身体造成一定的伤害，为此各种脱盐技术相继被开发出来，像：膜分离、蒸馏、离子交换、电去离子和冷冻脱盐等，但是这些技术都需要外加能源而且能耗比较高，不利于循环经济的发展。除此之外微生物燃料电池对于低浓度的盐水的脱盐效率不太理想。本专利提出的微生物燃料电池与电容去离子联用可达到强化低浓度盐水脱盐和回收盐的目的。申请号为201410824619.4(申请公布号CN104617322A)的中国专利申请公开了一种微生物电容脱盐燃料电池技术，利用微生物处理污水产生电能为电容去离子单元供电。该脱盐技术由一微生物燃料电池和一电容去离子单元组成。微生物燃料电池的阳极室和阴极室之间加入两张阳离子交换膜和两个活性炭布电极，形成脱盐室。该技术方案用两张阳离子膜和活性炭布电极分割阳极室、脱盐室和阴极室，使质子可通过阳离子膜和活性炭布在三室间自由转移，稳定各室pH，长期运行微生物电容脱盐燃料电池，保持产电菌活性，提高产电能力和脱盐效率。该技术方案采用离子交换膜成本较高，阴极和阳极没有通过负载连接，只是依靠电势差进行离子的迁移，电极再生两个电极没有相连也没在外部产生电流，也只是依靠电势差进行离子迁移，脱盐效率较低。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提供了一种微生物燃料电池与电容去离子联用的脱盐装置，将微生物燃料电池与电容去离子联合后，能够更好地脱盐。一种微生物燃料电池与电容去离子联用的脱盐装置，包括：壳体，所述的壳体内设置两块钛集电极，将壳体内依次分为阳极室、脱盐室以及阴极室，所述的脱盐室位于所述阳极室和阴极室之间，所述的钛集电极位于所述脱盐室的一侧设有活性炭纤维，钛集电极和活性炭纤维构成电容去离子电极；所述的阳极室中设有阳极电极，所述的阴极室设有阴极电极，所述的阳极电极和阴极电极通过导线串联负载后连接。本技术中，所述的阳极电极和阴极电极通过导线串联负载后连接，可以有效的加速低浓度盐水中的离子进行迁移并吸附在活性炭纤维上，并且，在外部产生电流，可以有效的加快电极再生，并且电极再生的程度比较高。所述的负载为电阻。所述的电阻的阻值为500Ω～4000Ω，进一步优选为1000Ω。所述的导线采用钛丝。所述的两块钛集电极均连有导线，当脱盐时，两块钛集电极连有的导线分别于阳极电极和阴极电极连接，当在脱盐室中活性炭纤维的吸附量已经达到饱和，电极需要再生，把钛集电极与微生物燃料电池阴、阳极连接的导线拆开，使钛集电极上的两根导线连接形成短路放电，活性炭纤维上吸附的离子脱附进入液体，从而达到电极的再生。所述的阳极室设有营养液进口和废液排出口，所述的营养液进口位于垂直方向的上部，所述的废液排出口位于垂直方向的下部。所述的阴极室设有阴极电解液进口和阴极电解液出口，所述的阴极电解液进口位于垂直方向的上部，所述的阴极电解液出口位于垂直方向的下部。一种微生物燃料电池与电容去离子联用的方法，包括：步骤一、电容去离子电极的制作：将活性炭纤维、乙炔黑、聚偏氟乙烯混合，均匀涂布在钛集电极的表面，烘干形成电容去离子电极；步骤二、微生物燃料电池的启动；将产电微生物与营养液进行混合放入阳极室中，定期更换营养液；阴极室中加入含有铁氰化钾的水溶液，阴极室和阳极室之间的中间室采用电容去离子电极隔开，形成脱盐室，脱盐室中为NaCl水溶液；石墨毡作为阴、阳两极的电极材料，阴极室、阳极室和中间室均为密闭区域并与外界环境隔绝，运行装置；步骤三、电极再生；当测定微生物燃料电池的电阻急剧上升时，就说明在脱盐室中活性炭纤维的吸附量已经达到饱和，电极需要再生，把钛集电极与阴极电极、阳极电极连接的导线拆开，使钛集电极上的两根导线连接形成短路放电，活性炭纤维上吸附的离子脱附进入液体，从而达到电极的再生，如此循环步骤二和步骤三使装置连续运行以达到脱盐的目的。步骤一中，所述的活性炭纤维、乙炔黑、聚偏氟乙烯的质量比为8：0.5～2：0.5～2，进一步优选为8：1：1。所述的烘干的条件为：置于烘箱中65℃～95℃烘干，进一步优选为；置于烘箱中80℃烘干。电容去离子最重要的是电极的作用，而电极的作用主要依靠电极材料的选择。电容去离子电极由两部分组成：一部分为钛集电极，另一部分为活性炭纤维，为了更好地使活性炭纤维粘连在钛板上，采用活性炭纤维：乙炔黑：聚偏氟乙烯＝8:1:1进行混合后均匀涂布在钛集电极表面，置于烘箱中80℃烘干，既得到所需要的电极；步骤二中，所述的产电微生物可以采用污水处理厂二沉池新鲜污泥作为产电微生物的来源，也可以采用中国工业微生物菌种保藏管理中心出售的编号23931的菌种Shewanellasp.，当采用编号23931的菌种Shewanellasp.时，具有更高的脱盐率，效率更高。所述的营养液，以1升计，包括以下重量的组分：所述的营养液，以1升计，包括以下重量的组分：所述的矿物离子水溶液中含有以下浓度的成分：所述的维生素水溶液中含有以下浓度的成分：每隔1～5天更换营养液。所述的含有铁氰化钾的水溶液中铁氰化钾的浓度为5g/L～30g/L，进一步优选为10g/L溶液；所述的NaCl水溶液为1g/L～10g/L；进一步优选，为2g/L～5g/L.阴极室、阳极室和脱盐室均为密闭区域并与外界环境隔绝，置于25℃～35℃下运行。与现有技术相比，本技术所具有的有益效果：本技术微生物燃料电池与电容去离子联用的脱盐装置，1、不需要采用离子交换膜，可以降低成本；2、没有离子交换膜可以有效的控制盐进入阳极室，减少盐对微生物的危害；3、没有使用交换膜，在电极再生时可以进一步减少由于扩散作用，盐进入阴阳极；4、采用钛电极和活性炭纤维比炭布便宜，减少了投入费用。本技术中，所述的阳极电极和阴极电极通过导线串联负载后连接，可以有效的加速低浓度盐水中的离子进行迁移并吸附在活性炭纤维上，并且，在外部产生电流，可以有效的加快电极再生，并且电极再生的程度高，使用效果优异。本技术利用一种微生物燃料电池与电容去离子联用来达到脱盐的目的，采用钛板为集电极，使电极具有更好的耐腐蚀性和增强集电的效果，采用活性炭纤维为吸附材料，便于在电极表面利用其多空的特性更好地形成双电层，提高吸附的离子的总量，以及其具有比较好的导电性能，有效地减少内阻；采用聚偏氟乙烯作为粘连剂使集电极和吸附材料之间能够实现传导电流，并耐受盐水的腐蚀；微生物燃料电池能够产生1V左右的电压，这一电压符合电容去离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微生物燃料电池与电容去离子联用的脱盐装置，包括：壳体，其特征在于，所述的壳体内设置两块钛集电极，将壳体内依次分为阳极室、脱盐室以及阴极室，所述的脱盐室位于所述阳极室和阴极室之间，所述的钛集电极位于所述脱盐室的一侧设有活性炭纤维，钛集电极和活性炭纤维构成电容去离子电极；所述的阳极室中设有阳极电极，所述的阴极室设有阴极电极，所述的阳极电极和阴极电极通过导线串联负载后连接。

【技术特征摘要】
1.一种微生物燃料电池与电容去离子联用的脱盐装置，包括：壳体，其特征在于，所述的壳体内设置两块钛集电极，将壳体内依次分为阳极室、脱盐室以及阴极室，所述的脱盐室位于所述阳极室和阴极室之间，所述的钛集电极位于所述脱盐室的一侧设有活性炭纤维，钛集电极和活性炭纤维构成电容去离子电极；所述的阳极室中设有阳极电极，所述的阴极室设有阴极电极，所述的阳极电极和阴极电极通过导线串联负载后连接。2.根据权利要求1所述的微生物燃料电池与电容去离子联用的脱盐装置，其特征在于，所述的负载为电阻。3.根据权利要求2所述的微生物燃料电池与电容去离子联用的脱盐装置，其特征在于，所述的电阻的阻值为500Ω～4000Ω。4.根据权利要求1所述的微生物燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡勤海，王忠东，应文婷，徐俊鹏，杨韦玲，杨静泊，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33