[發明專利]一種微生物脫鹽電池

無效

• 申請號: 201110214248.4
• 申請日: 2011-07-28
• 公開（公告）號: CN102329007A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 黃霞;梁鵬;陳熹;左魁昌
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及一種微生物脫鹽電池。

背景技術

水資源與能源都是人類賴以生存的重要資源，隨著工業社會的快速發展和人口的急速增長，人類對這兩種資源的需求與日俱增，供應危機日益凸顯。一方面，地球上易于利用的淡水資源是陸地上的江河、湖泊和地下水的一部分，僅占世界淡水總資源的不足1％；另一方面，世界每年被污染的淡水約占總流量的14％以上，進一步加劇了水資源短缺的問題。為了擴大淡水來源，人們使用蒸餾法、電滲析及反滲透等技術進行海水淡化，而為了化解水污染問題，人們又嘗試了各種污水凈化方法。然而上述技術均存在能耗較高的問題，在能源日益緊缺的背景下，水資源問題將愈加棘手。

微生物脫鹽電池(Microbial?Desalination?Cell，簡稱MDC)是近年誕生的一種集污水凈化、產電、脫鹽于一身的水處理新技術，其基本原理是在產電微生物的作用下在陽極凈化有機廢水，將化學能轉化為電能，并在內部電場的作用下利用離子交換膜實現含鹽水的淡化。該技術具有高效的污水凈化功能、不耗能的海水或含鹽水的脫鹽功能及較有潛力的產電功能的“三合一”優勢，各國學者已嘗試在增大裝置體積、堆疊脫鹽腔體及耦合附加功能等方面進行研究，旨在進一步提高MDC的產電水平、脫鹽效果及應用可行性。

發明內容

本發明的目的是提供一種微生物脫鹽電池。

本發明提供的一種微生物脫鹽電池，包括陽極室、脫鹽室和陰極室；所述陽極室與所述脫鹽室之間設有陰離子交換膜；所述脫鹽室與所述陰極室之間設有陽離子交換膜；所述陽極室內設有陽極，所述陽極上附著產電微生物膜；所述陰極室內設有陰極；所述陽極與所述陰極通過導線相連通形成外電路；所述脫鹽室內設有陰陽離子交換樹脂。

上述的微生物脫鹽電池中，所述陰陽離子交換樹脂為強酸性陽離子交換樹脂、強堿性陰離子交換樹脂、弱酸性陽離子交換樹脂或弱堿性陰離子交換樹脂。

上述的微生物脫鹽電池中，所述強酸性陽離子交換樹脂可為磺酸基交換樹脂，磺酸基容易在溶液中離解出氫離子，故呈強酸性；所述強堿性陰離子交換樹脂可為季胺基陰離子交換樹脂，季胺基可以迅速釋放出氫氧根，故呈強堿性；所述弱酸性陽離子交換樹脂可為羧基交換樹脂；所述弱堿性陰離子交換樹脂可為伯胺基交換樹脂。

上述的微生物脫鹽電池中，所述陽膜和陰膜均可為電滲析離子交換膜，其透過率不小于90％，其爆破強度不小于0.3MPa；所述電滲析離子交換膜的厚度為0.2mm-0.5mm。

上述的微生物脫鹽電池中，所述陰極可以為空氣陰極或生物陰極。

上述的微生物脫鹽電池中，所述陽極室和所述陰極室內的填料均可為石墨顆粒、碳氈或活性炭等；所述填料的粒徑可為1mm-5mm。

本發明還提供了上述微生物脫鹽電池在廢水處理中的應用。

上述的應用中，所述廢水為有機廢水。

上述應用的具體過程可為：將待處理的廢水推流進入脫鹽室，陰、陽離子分別吸附在陰、陽離子交換樹脂上，從而實現含鹽水脫鹽；廢水進入陽極室，其中的有機物被產電微生物膜氧化分解而去除，產電微生物膜將呼吸鏈的電子傳遞到陽極，電子再經外電路傳遞到陰極實現外電流，外電流方向為由陰極指向陽極；內電流的方向為由陽極指向陰極，在電場力的驅動下，陰陽離子交換樹脂上的陰離子和陽離子脫附下來，完成陰陽離子交換樹脂的再生，陰離子穿過陰膜進入陽極室，陽離子穿過陽膜進入陰極室，從而實現廢水凈化、產電及脫鹽的過程。

本發明提供的微生物脫鹽電池，在傳統微生物脫鹽電池(MDC)的構型上，借鑒填充床電滲析的工作原理，在脫鹽室中加入陰陽離子交換樹脂，通過樹脂對陰陽離子的吸附實現脫鹽，同時利用MDC內部電場的作用實現樹脂的脫附再生與陰陽離子的移除，最終從效果上降低MDC的內阻，提高其污水凈化、產電及脫鹽過程的效率。

附圖說明

圖1為本發明的微生物脫鹽電池的結構示意圖。

圖中各標記如下：1陽極室、2脫鹽室、3陰極室、4陽極、5陰極、6厭氧產電微生物膜、7陰離子交換膜、8陽離子交換膜。

具體實施方式

下述結合附圖對發明做進一步說明，但本發明并不局限于以下實施例。

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。