The invention discloses a microbial fuel cell method for removing and recovering uranium from water and synchronously generating electricity. The invention takes titanium-based titanium dioxide nanotube array electrode as cathode, carbon material growing microorganisms as anode, and uses hexavalent uranyl ion to obtain the property that electrons can be reduced to uranium dioxide and deposited on the surface of the electrode. The uranium hexavalent is reduced to uranium dioxide and enriched on the surface of the electrode. After the microbial electrochemical reduction enrichment is completed, the enriched uranium dioxide electrode is removed from the solution, which can realize the efficient reduction and removal of uranium in wastewater, groundwater and seawater. In the process of reduction and removal, the organic matter in the anode chamber and the chemical energy in the uranium-containing water in the cathode chamber are converted into electric energy, thus achieving clean production. The invention has a wide application range, and can efficiently remove and recover uranium from wastewater, groundwater and seawater containing different concentrations of uranium and carbonate, and simultaneously generate electricity.
【技术实现步骤摘要】
利用微生物燃料电池去除-回收水中铀并同步产电的方法
本专利技术属于水处理、贵金属回收和生物能源领域,涉及一种微生物燃料电池去除-回收水中铀并同步产电的方法。
技术介绍
由于天然地球化学过程以及人类的开采活动,全球范围内的铀污染问题日益严重。铀在天然水环境中主要以具有高稳定性和高迁移性的六价铀酰离子的形式存在,其重金属毒性和放射性毒性对生态环境和人体健康造成了极大威胁。据报道,很多国家的地表或地下水中铀含量已经大大超出了世界卫生组织规定的30μg/L的饮用水标准,各别地区的铀矿区废水中铀浓度甚至高达50mg/L,铀污染的治理已成为亟待解决的技术问题。同时,由于核能具有清洁与能量密度高等优势,越来越多的国家将核能视为重要的能量来源,作为核原料的铀的需求量急剧增加,开发高效的铀富集回收工艺成为近年来的研究热点。考虑到世界范围内的能源短缺问题,污染治理与物质回收的新方法还应满足更节能甚至产能的要求。综上所述,建立绿色高效的去除回收水中铀的工艺,在污染控制、物质回收与能源利用三方面都具有非常重要的意义。铀染控制技术的发展方向是实现无害化、资源化和能源化,理论上微生物燃料电池技术可以同时实现铀污染控制的无害化(铀去除)、资源化(铀回收)和能源化(产电)。微生物燃料电池是一种利用微生物作为催化剂将有机物中的化学能直接转化为电能的装置,在废水处理领域具有广阔的应用前景。近年来很多研究发现,微生物燃料电池能以氧化态污染物为阴极电子受体,利用产生的电流实现污染物的微生物电还原(如脱氮、偶氮染料脱色,去除重金属等)。但是由于天然地表水、地下水和海水中广泛存在碳酸盐,铀酰离子会与 ...
【技术保护点】
1.钛基二氧化钛纳米管阵列电极在去除含铀废水、地下水和/或海水中铀和/或产电中的应用。
【技术特征摘要】
1.钛基二氧化钛纳米管阵列电极在去除含铀废水、地下水和/或海水中铀和/或产电中的应用。2.以钛基二氧化钛纳米管阵列电极为阴极的微生物燃料电池在去除含铀废水、地下水和/或海水中铀和/或产电中的应用。3.根据权利要求1或2所述的应用,其特征在于:所述钛基二氧化钛纳米管阵列电极中,二氧化钛的晶相为锐钛矿相。4.根据权利要求2或3所述的应用,其特征在于:所述微生物燃料电池中,阳极为碳材料;具体为碳纤维刷。5.根据权利要求2-4中任一所述的应用,其特征在于:所述微生物燃料电池中,阳极室和阴极室以质子交换膜或阳离子交换膜隔开;所述阳极室溶液中包含微生物和有机物溶液;所述微生物能够附着生长在阳极表面,氧化所述阳极室中的有机物并传递电子给阳极;所述有机物溶液为能够为所述微生物提供电子的有机污水或有机质溶液;具体为含有营养盐的乙酸钠溶液;所述阴极室溶液为铁氰化钾溶液;所述铁氰化钾溶液的浓度具体为10-100mM;更具体为50mM;所述阳极和阴极通过外部电路连接。6.一种去除含铀废水、地下水和/或海水中...
【专利技术属性】
技术研发人员:栾富波,刘文彬,孟颖,
申请(专利权)人:中国科学院生态环境研究中心,
类型:发明
国别省市:北京,11
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