微生物燃料电池及其用途制造技术

本发明专利技术提供一种微生物燃料电池及其用途，所述微生物燃料电池包括：阳极，所述阳极负载有氧化有机物的第一微生物；阴极，所述阴极与所述阳极电连接，且所述阴极负载有还原铀酰离子的第二微生物和促进质子还原至氢气的催化剂，所述第二微生物利用氢气作为能量来源；质子交换膜，用于隔开所述阴极和所述阳极。本发明专利技术通过在阳极上负载氧化有机物的第一微生物及在阴极上负载还原铀酰离子的第二微生物和促进质子还原的催化剂，使本发明专利技术的微生物燃料电池在降解有机物的同时，还能够处理高浓度含铀废水，且处理效果较佳。且处理效果较佳。且处理效果较佳。

【技术实现步骤摘要】
微生物燃料电池及其用途


[0001]本专利技术涉及废水处理
，尤其涉及一种微生物燃料电池及其用途。

技术介绍

[0002]微生物燃料电池是指通过微生物催化将有机物中的化学能转化为电能，其原理为：微生物作为催化剂，氧化有机物使其产生电子和质子，电子经阳极和外电路流向阴极形成电流而产生电能，质子通过质子交换膜或阳离子交换膜靠近阴极，并作为部分电子受体，该部分电子受体经电子还原分别形成水；另外，有些高价的污染物质也可以作为最终电子受体，经电子还原形成无污染的物质。因此，微生物燃料电池在废水处理和能源系统中得到广泛的应用。
[0003]专利申请号为CN201920279491.6、专利名称为《一种用于含铀废水处理的微生物燃料电池》中记载，该微生物燃料电池以钛酸锂/石墨烯电极棒为阳极，磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极棒为阴极，导电率强，产电效率高，阳极室容纳有微生物和其培养液，阴极室容纳有六价铀废水，避免了六价铀对微生物的毒害作用，无二次污染，不需要提供电能，节能环保，投资少，效率高。
[0004]然而，上述微生物燃料电池对于低浓度含铀废水具有一定的处理效果，但对于高浓度含铀废水处理效果较差。
[0005]因此，需要研发一种能够处理高浓度含铀废水的微生物燃料电池。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，本专利技术的目的就是提供一种微生物燃料电池及其用途，通过在阳极上负载氧化有机物的第一微生物及在阴极上负载还原铀酰离子的第二微生物和促进质子还原的催化剂，使本专利技术的微生物燃料电池在降解有机物的同时，还能够处理高浓度含铀废水，且处理效果较佳。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]本专利技术的第一个方面提供了一种微生物燃料电池，所述微生物燃料电池包括：
[0009]阳极，所述阳极负载有氧化有机物的第一微生物；
[0010]阴极，所述阴极与所述阳极电连接，且所述阴极负载有还原铀酰离子的第二微生物和促进质子还原至氢气的催化剂，所述第二微生物利用氢气作为能量来源；
[0011]质子交换膜，用于隔开所述阴极和所述阳极。
[0012]在本专利技术一些可选的实施方案中，所述第一微生物为厌氧性微生物。
[0013]在本专利技术一些可选的实施方案中，所述厌氧性微生物选自地杆菌属细菌、希瓦氏菌属细菌、气单孢菌属细菌、地发菌属细菌、芽孢杆菌属细菌和酵母菌属细菌中的至少一种。
[0014]在本专利技术一些可选的实施方案中，所述第二微生物包含硫酸盐还原菌。
[0015]在本专利技术一些可选的实施方案中，所述硫酸盐还原菌选自脱硫弧菌属、脱硫肠状
菌属、脱硫单胞菌属、热脱硫杆菌属、脱硫叶菌属、脱硫菌属、脱硫球菌属、脱硫线菌属、脱硫八叠球菌属和脱硫杆菌属中的至少一种。
[0016]在本专利技术一些可选的实施方案中，所述第二微生物还包含反硝化菌。
[0017]在本专利技术一些可选的实施方案中，所述催化剂包含金属催化剂。
[0018]在本专利技术一些可选的实施方案中，所述金属催化剂选自镍、铜、铁、钴和钨中的至少一种。
[0019]在本专利技术一些可选的实施方案中，所述阴极的表面上涂覆有具有导电性的多孔材料，所述第二微生物负载于所述多孔材料上。
[0020]本专利技术的第二个方面提供了一种高浓度含铀废水的处理方法，使用上述任一项实施方案所述的微生物燃料电池，其中，将含有有机物的废水与所述阳极接触，含有铀酰离子的废水与所述阴极接触。
[0021]本专利技术提供的实施方案，至少具有如下优势：
[0022]1)本专利技术提供的微生物燃料电池，通过负载在阳极上的第一微生物降解有机物，并释放出电子和质子，通过电子的定向流动形成电流以产生电能；阴极上负载的第二微生物能够还原铀酰离子，催化剂能够使质子还原至氢气促进第二微生物生长，因此，上述微生物燃料电池不仅可以处理含有有机物的废水，同时还能够处理高浓度含铀废水，且对含有有机物的废水和高浓度含铀废水均具有较好的处理效果。
[0023]2)本专利技术提供的高浓度含铀废水的处理方法，由于使用上述微生物燃料电池，因此，该处理方法可以同时处理含有有机物的废水和高浓度含铀废水，并具有较好的处理效果。
[0024]除了上面所描述的本专利技术解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本专利技术提供的微生物燃料电池及其用途所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术一实施例提供的微生物燃料电池的结构示意图及其反应原理；
[0027]图2为本专利技术实施例1-7和对照例1-3提供的微生物燃料电池的化学需氧量(COD)随时间变化的曲线图；
[0028]图3为本专利技术实施例1和对照例1提供的微生物燃料电池的功率密度随电流密度变化的曲线图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]以下提供了对本文中使用的一些术语的定义。除非另作限定，本文中使用的所有科技术语具有与本公开所属领域的技术人员通常所理解的相同的含义。
[0031]本文中使用的“微生物”是指任何微观生物体，其可为单细胞或多细胞生物体。该术语通常用于指能够在合适的培养基中生长和繁殖的任何原核或真核微观生物体，包括但不限于细菌中的一种或多种。由本专利技术的范围涵盖的微生物包括原核生物，即细菌和古细菌。
[0032]本文中使用的“异化还原”指的是作为电子传递链中末端电子受体的物质的还原。异化还原与同化还原不同，后者涉及到摄取营养物过程中的物质的还原。
[0033]本专利技术首先提供了一种微生物燃料电池，该微生物燃料电池包括：
[0034]阳极，该阳极负载有氧化有机物的第一微生物；
[0035]阴极，该阴极与上述阳极电连接，且阴极负载有还原铀酰离子的第二微生物和促进质子还原至氢气的催化剂，第二微生物利用氢气作为能量来源；
[0036]质子交换膜，用于隔开上述阴极和上述阳极。
[0037]如上所述，本专利技术提供的微生物燃料电池为双室燃料电池，即，阳极所处的一室为阳极室，阴极所处的一室为阴极室。其中，阳极可以负载氧化有机物的第一微生物，可以理解的是，上述阳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微生物燃料电池，其特征在于，所述微生物燃料电池包括：阳极，所述阳极负载有氧化有机物的第一微生物；阴极，所述阴极与所述阳极电连接，且所述阴极负载有还原铀酰离子的第二微生物和促进质子还原至氢气的催化剂，所述第二微生物利用氢气作为能量来源；质子交换膜，用于隔开所述阴极和所述阳极。2.根据权利要求1所述的微生物燃料电池，其特征在于，所述第一微生物为厌氧性微生物。3.根据权利要求2所述的微生物燃料电池，其特征在于，所述厌氧性微生物选自地杆菌属细菌、希瓦氏菌属细菌、气单孢菌属细菌、地发菌属细菌、芽孢杆菌属细菌和酵母菌属细菌中的至少一种。4.根据权利要求1-3任一项所述的微生物燃料电池，其特征在于，所述第二微生物包含硫酸盐还原菌。5.根据权利要求4所述的微生物燃料电池，其特征在于，所述硫酸盐还原菌选自脱硫弧...

【专利技术属性】
技术研发人员：易正戟，刘剑，曾荣英，刘兴，
申请(专利权)人：衡阳师范学院，
类型：发明
国别省市：