The present invention belongs to the field of desalination of sea water and bitter salt water, microbial electrochemistry and microbial desalination fuel cell, and relates to a tubular Biological Cathode microbial desalting fuel cell desalting device and method. The device consists of a resistor, the external circuit, the anode and cathode cathode outlet, biological membrane, cathode liquid, cation exchange membrane, desalting chamber, water inlet and outlet liquid liquid cathode cathode, cathode chamber cover, anion exchange membrane, anode and anode membrane and anode liquid, tubular reactor shell, liquid inlet, anode aerator, bracket. The method comprises the following steps: (1) anaerobic domestication of an anode microorganism; (2) start-up of an MDC reactor; (3) desalting operation of MDC; (4) continuous flow operation. The invention is suitable in practical application; the maximum power density can reach 6.21 W/m
【技术实现步骤摘要】
一种筒状生物阴极微生物脱盐燃料电池脱盐的装置及方法
本专利技术涉及海水及苦咸水淡化、微生物电化学系统、微生物脱盐燃料电池系统领域,尤其涉及一种筒状生物阴极微生物脱盐燃料电池脱盐装置及方法。
技术介绍
微生物脱盐燃料电池(MDC)是一种能够同时产电、脱盐和去除有机物的装置。其基本构型为三室结构,分别为阳极室、脱盐室和阴极室,阳极室和脱盐室之间放置阴离子交换膜;脱盐室和阴极室之间放置阳离子交换膜。在厌氧条件下,阳极表面的微生物分解阳极液内的有机底物,产生电子和H+;电子通过外电路到达阴极表面,被阴极的电子受体接收,产生电流。在这个过程中,由于阳极室产生大量剩余的H+,因此,脱盐室内的Cl-通过阴离子交换膜进入到阳极室内,由于离子平衡的作用,Na+将通过阳离子交换膜进入到阴极室中,因此,脱盐室内盐水的浓度下降。MDC自提出以来,引起了众多学者的关注。但是,在之前的研究中,多采用铁氰化钾化学阴极或Pt/C作为催化剂的空气阴极。在使用铁氰化钾作为阴极的过程中,不仅铁氰化钾被消耗掉而使得成本较高,而且使用过的铁氰化钾会对环境造成二次污染。而Pt/C作为催化剂的空气阴极,虽然不会造成污染,但Pt/C成本过高,限制了其实际应用的可能。而从构型上来讲,现有反应器多采用“H”型结构,阳极室、阴极室与脱盐室之间的交换面积较小,脱盐效率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以微生物作为阴极催化剂,以氧气作为阴极电子受体,提高脱盐室与阴阳极室间离子交换膜的面积的筒状生物阴极微生物脱盐燃料电池脱盐的装置及方法。该装置可以达到降低运行成本、提高脱盐速率的目的。为实现上述目的,本专 ...
【技术保护点】
一种筒状生物阴极微生物脱盐燃料电池脱盐的装置,其特征在于:所述装置包括外电阻(1)、外电路(2)、阳极液出水口(3)、阴极及阴极生物膜(4)、阴极液(5)、阳离子交换膜(6)、脱盐室(7)、阴极液进水口(8)、阴极液出水口(8a)、阴极室顶盖(9)、阴离子交换膜(10)、阳极及阳极生物膜(11)、阳极液(12)、筒状反应器外壳(13)、阳极液进水口(14)、曝气头(15)、支架(16)、脱盐室进水口(17)、脱盐室出水口(18);所述的反应器为套筒状结构,反应器底端为封闭端,顶端为敞口端,反应器由筒状反应器外壳(13)、阳离子交换膜(6)制成的内套以及阴离子交换膜(10)制成的外套组成,所述内套、外套及筒状反应器外壳(13)由内至外依次套装,且内套及外套均与筒状反应器外壳(13)的底面固接,筒状反应器外壳(13)通过支架(16)支撑,内套与外套之间的空间为脱盐室(7),所述脱盐室(7)内加入NaCl溶液,NaCl溶液的浓度为5~35 g/L;所述脱盐室下部设有脱盐室进水口(17),脱盐室上部设有脱盐室出水口(18);外套与筒状反应器外壳(13)之间的空间为阳极室,内套的空间为阴极室,所 ...
【技术特征摘要】
1.一种筒状生物阴极微生物脱盐燃料电池脱盐的装置,其特征在于:所述装置包括外电阻(1)、外电路(2)、阳极液出水口(3)、阴极及阴极生物膜(4)、阴极液(5)、阳离子交换膜(6)、脱盐室(7)、阴极液进水口(8)、阴极液出水口(8a)、阴极室顶盖(9)、阴离子交换膜(10)、阳极及阳极生物膜(11)、阳极液(12)、筒状反应器外壳(13)、阳极液进水口(14)、曝气头(15)、支架(16)、脱盐室进水口(17)、脱盐室出水口(18);所述的反应器为套筒状结构,反应器底端为封闭端,顶端为敞口端,反应器由筒状反应器外壳(13)、阳离子交换膜(6)制成的内套以及阴离子交换膜(10)制成的外套组成,所述内套、外套及筒状反应器外壳(13)由内至外依次套装,且内套及外套均与筒状反应器外壳(13)的底面固接,筒状反应器外壳(13)通过支架(16)支撑,内套与外套之间的空间为脱盐室(7),所述脱盐室(7)内加入NaCl溶液,NaCl溶液的浓度为5~35g/L;所述脱盐室下部设有脱盐室进水口(17),脱盐室上部设有脱盐室出水口(18);外套与筒状反应器外壳(13)之间的空间为阳极室,内套的空间为阴极室,所述阴极室顶部装有阴极室顶盖(9),所述阴极及阴极生物膜(4)设置在阴极室内,阴极室内充满阴极液(5),筒状反应器外壳(13)底部设有与阴极室相通的阴极液进水口(8),所述阴极室顶盖(9)上设有与阴极室相通的阴极液出水口(8a),所述曝气头(15)安装在筒状反应器外壳(13)底部并与阴极室相通,所述阳极及阳极生物膜(11)设置在阳极室内,阳极室内充满阳极液(12),筒状反应器外壳(13)侧壁的上端和下端依次设有与阳极室相通的阳极液出水口(3)和阳极液进水口(14),阴极和阳极分别采用钛丝与外电路(2)相连接,外电路(2)采用导线相连接。2.根据权利要求1所述的一种筒状生物阴极微生物脱盐燃料电池脱盐的装置,其特征在于:所述外阻(1)启动时的电阻值为500~2000Ω,运行阶段的电阻值为10~200Ω。3.根据权利要求1所述的一种筒状生物阴极微生物脱盐燃料电池脱盐的装置,其特征在于:所述阴极液(5)的成分及配比为NaHCO32g/L,KH2PO44.4g/L,K2HPO4•3H2O3.4g/L,NH4Cl1g/L,MgCl2•6H2O0.1g/L,CaCl2•2H2O0.1g/L,酵母提取物0.1g/L及微量金属溶液10mL;所述微量元素金属溶液的成分及配比为:NiCl2·6H2O0...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。