一种生物异位降解有机物的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种生物异位降解有机物的装置，采用微生物电化学/高级氧化耦合降解有机物体系，且该体系由合成H

A device for degradation of organic compounds by heterotopia

【技术实现步骤摘要】
一种生物异位降解有机物的装置
本技术涉及有机污染物降解领域，特别涉及一种生物异位降解有机物的装置。
技术介绍
随着人们生活水平的提高，人们对室内装修的水平逐渐提升，室内空气污染程度也相应增加。据统计，室内空气的污染程度一般为室外的2-5倍，个别场合甚至超过100倍。甲醛(CH2O)，作为一种重要的工业原料，被广泛应用于建筑、木材加工、家具、纺织品和化工等行业，同时甲醛也是主要的室内空气污染物之一，现已被归类为可能导致鼻咽癌和白血病的人类致癌物，长时间暴露或者暴露在高剂量的甲醛环境中将会引发慢性中毒、过敏、哮喘、肺部损害、癌症甚至死亡，为人类的健康带来了严重的威胁。甲醛，无色液体，易挥发，有刺激性气味，易溶于水、醇和醚。目前，针对甲醛的去除，已有多种方法，例如植物净化技术、气提法、多孔介质吸附技术、生物降解法、光催化氧化法及高级氧化技术等。生物法被认为是一种经济的、绿色的、环境友好的降解有机污染物方法。生物法就是利用微生物降解代谢有机物为无机物，同时有机物为微生物提供能量和养分。但是，甲醛具有防腐杀菌性能，35％-40％甲醛水溶液即福尔马林常用来浸渍生物标本，为种子消毒等，因而甲醛的生物毒性会造成生物活性的降低，从而大大抑制了生物法原位降解甲醛的应用。高级氧化技术(advancedoxidationprocess，AOPs)是一种具有广泛应用前景的处理有机废水的方法。所谓高级氧化技术，就是利用在高温高压、电、声、光辐射、催化剂等反应条件下产生具有强氧化性的自由基，使难降解的有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。高级氧化技术具有氧化能力强、选择性小、反应速度快的特点，因而常被用来去除环境污染物，同时，也存在其化学试剂成本比较高，对反应条件要求比较严苛(pH，温度等)，催化剂回收困难等问题。高级氧化技术一般选用H2O2，H2O2试剂在工业上常用蒽醌法制备。但是蒽醌氧化法制备H2O2步骤繁琐，生产工艺过程存在着客观的不安全因素，涉及到的可燃、易爆的物质品种多、数量大，而且H2O2是强氧化剂，性质活泼，在储存、包装和运输过程中对外部条件和容器材质的要求比较严格，因此，寻找一种原位自合成H2O2的技术尤为重要。生物电化学系统(bioelectrochemicalsystems,BESs)，又称微生物电化学系统(MXCs)，是一种能够有效回收能源(电能、氢气、甲烷等)和资源的新兴技术，已经受到全世界的普遍关注，并展现出巨大的、广阔的发展潜力。近年来，有研究已证明利用废水中可再生能源生产过氧化氢(H2O2)的可能性。BES主要由阳极、阴极和离子交换膜组成，主要原理是阳极上的电化学活性菌(electrochemicallyactivebacteria,EAB)直接氧化可溶性有机废物，产生的电子通过外电路转移至阴极，用于氧气经四电子还原途径生成水或通过双电子途径产生过氧化氢。在BES合成H2O2的合成中，碳材料由于导电性高、催化活性高、稳定性好、成本低等优点，常常被用来选为BES阴极的原材料。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种生物异位降解有机物的装置。基于UV/H2O2高级氧化的原理，结合BES微生物自合成H2O2的技术，通过BES和UV/H2O2的耦合，开发出一种基于微生物合成H2O2的UV/H2O2体系下的生物异位降解包括甲醛的有机物绿色、高效、快速的方法。本技术为解决
技术介绍
中提出的技术问题，采用的技术方案是：一种生物异位降解有机物的装置，采用微生物电化学/高级氧化耦合降解有机物体系，且该体系由合成H2O2的微生物电化学系统和UV/H2O2高级氧化系统组成；所述合成H2O2的微生物电化学系统构建如下：由阳极室和阴极室组成，中间由阳离子交换膜隔开，碳刷和石墨-炭黑混合辊压空气阴极分别作为阳极和阴极；电源通过导线分别连接所述阳极和阴极，用于为微生物电化学系统施加偏压；所述UV/H2O2高级氧化体系的构建：该体系主要是由反应器、磁力搅拌器、高度可调的支撑架和一只正悬于反应器上方的低压汞灯构成；所述合成H2O2的微生物电化学系统的阴极室由水泵将H2O2输送至UV/H2O2体系的反应器内。所述石墨-炭黑混合辊压空气阴极由催化层、扩散层和不锈钢网组成。所述催化层是由质量比5：1的石墨和炭黑，用无水乙醇溶解，经超声搅拌、滴加聚四氟乙烯悬浮液、超声搅拌，最后水浴蒸发多余无水乙醇成面团状，经辊压机层层辊压制成的；所述扩散层是由炭黑同样经以上步骤制成，煅烧后，与催化层分别辊压在钢网的两面，最后制成石墨-炭黑混合辊压空气阴极。驯化阳极微生物时，所述阴极为活性炭空气阴极，由活性炭催化层、炭黑扩散层和不锈钢网组成。所述低压汞灯与反应器内的反应液界面的距离设置为2-5cm。所述反应器底部设置磁力搅拌器。有益效果1.微生物与所需处理的甲醛污染物不需要直接接触，避免了生物原位降解甲醛中甲醛对生物的毒性而造成的生物活性遭抑制的问题。2.UV/H2O2高级氧化体系中的H2O2来源于微生物电化学系统，由微生物异位合成，只需控制电路的接通并且给一个很低的偏压即可，无需外加，节约了成本，避免了H2O2运输、储存带来的问题。3.系统造价低廉，有机玻璃、石墨-炭黑混合空气阴极、水泵、低压汞灯均廉价易得。4.系统对于甲醛处理速度及强度可通过控制偏压的调控和H2O2累积时间，操作简单方便。5.生物原位降解甲醛的降解率最高可达40.3％，用时24h，但是同样的微生物来源，运用微生物电化学系统，微生物通过消耗可溶性有机物，产生的电子通过外电路到达阴极用于H2O2的合成，产生的H2O2用于UV/H2O2体系下降解甲醛，从而实现微生物异位降解甲醛，同一甲醛初始浓度下的甲醛降解率最高可达100％，用时45min，降解率提高1.48倍，节约了97％时间，且用于合成H2O2的BES系统能耗低。6.本装置不仅适用于甲醛的去除，BES/AOPs体系还适用于挥发性有机物和难降解有机物的去除，通过调节偏压、H2O2累积时间、pH等实验参数优化处理效果。附图说明图1是BES/AOPs耦合体系生物异位降解有机物的装置结构示意图。附图标记：1-碳刷，2-阳极室，3-阳离子交换膜，4-阴极室，5-石墨-炭黑混合辊压空气阴极，6-微生物电化学系统，7-水泵，8-电源，9-橡胶管，10-低压汞灯，11-反应器，12-磁力搅拌器，13-支撑架，14-出水口，15-导线。具体实施方式以下结合附图和具体实施例来对本技术做进一步的说明。一种生物异位降解有机物的装置，采用微生物电化学/高级氧化耦合降解有机物体系，且该体系由合成H2O2的微生物电化学系统(BES)6和UV/H2O2高级氧化系统组成；所述合成H2O2的微生物电化学系统(BES)6的阴极室4由橡胶管9经水泵7将H2O2输送至UV/H2O2体系的反应器11内；所述合成H2O2的微生物电化学系统(BES)6的构建如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物异位降解有机物的装置，其特征在于，采用微生物电化学/高级氧化耦合降解有机物体系，且该体系由合成H

【技术特征摘要】
1.一种生物异位降解有机物的装置，其特征在于，采用微生物电化学/高级氧化耦合降解有机物体系，且该体系由合成H2O2的微生物电化学系统和UV/H2O2高级氧化系统组成；
所述合成H2O2的微生物电化学系统构建如下：由阳极室和阴极室组成，中间由阳离子交换膜隔开，碳刷和石墨-炭黑混合辊压空气阴极分别作为阳极和阴极；
电源通过导线分别连接所述阳极和阴极，用于为微生物电化学系统施加偏压；
所述UV/H2O2高级氧化体系的构建：该体系主要是由反应器、磁力搅拌器、支撑架和悬于反应器上方的低压汞灯构成；
所述合成H2O2的微生物电化学系统的阴极室由水泵将H2O2输送至UV/H2O2体系的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：李楠，赵倩，安敬昆，王舒，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12