[發(fā)明專利]化學(xué)陰極微生物燃料電池浸出鈷酸鋰中Co(III)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210132111.9
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102646843A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃麗萍;劉雅旋;全燮;陳麗杰;陳國華
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: H01M8/16
• 分類號: H01M8/16;C02F3/28
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微生物燃料電池，具體地說是一種化學(xué)陰極微生物燃料電池浸出鈷酸鋰中Co(III)。

背景技術(shù)

微生物燃料電池(Microbial?Fuel?Cells，MFCs)是以微生物為催化劑，將環(huán)境中污染物轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。這種兼具環(huán)境污染治理與廢物能源化利用的革新技術(shù)已被應(yīng)用于多種污染物如各種工業(yè)廢水和生活廢水、垃圾滲濾液、氯代有機(jī)物等的降解研究，顯示出較好的應(yīng)用前景。

鈷是生產(chǎn)鋰離子電池的重要稀有金屬，在電池中含量達(dá)15-20％。隨著鋰離子電池的大量生產(chǎn)和廣泛使用，其帶來的環(huán)境問題也日益嚴(yán)重。另一方面，我國是鋰離子電池最大消費(fèi)、生產(chǎn)和出口國，占全球份額1/3以上，對鈷的需求也最為迫切。清潔、高效地回收廢舊鋰離子電池中極有價值的鈷金屬，不僅有效解決電池污染，而且資源化利用廢棄物，具有顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

鈷在鋰離子電池中以鈷酸鋰(LiCoO₂)存在，傳統(tǒng)浸出Co(III)方法包括物理法和化學(xué)法，具有能耗高、成本高、副產(chǎn)物多、效能低等缺點(diǎn)，且回收過程中產(chǎn)生的廢水、廢渣難以處理。生物淋濾是近年興起的新工藝，具有成本低、操作方便、耗酸量少等優(yōu)點(diǎn)，但存在效能低、周期長、耐酸微生物種類少等缺點(diǎn)。特別是，生物淋濾法的浸出液分離困難，過程中還需要外加大量還原性物質(zhì)如硫磺和亞鐵離子。

目前，越來越多的研究關(guān)注Co(III)的浸出，但缺乏簡便、高效、清潔的短流程技術(shù)浸出鈷酸鋰中Co(III)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種清潔、高效的浸出鈷酸鋰中Co(III)的化學(xué)陰極微生物燃料電池。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種化學(xué)陰極微生物燃料電池浸出鈷酸鋰中Co(III)的方法。

在微生物燃料電池的陽極室，裝有電化學(xué)活性微生物以及陽極液，在微生物燃料電池的陰極室，裝有陰極液和鈷酸鋰顆粒。

所述陽極室接種污水處理廠澄清池污泥作為電化學(xué)活性微生物。

所述澄清池污泥的pH：6.8-7.0；電導(dǎo)率：0.80-0.93mS/cm；懸浮性固形物：30-35g/L；化學(xué)需氧量(COD)：150-300mg/L。

陽極液成分為：12.0mM乙酸鈉；5.8mM?NH₄Cl；1.7mM?KCl；17.8mMNaH₂PO₄·H₂O；32.3mM?Na₂HPO₄；礦質(zhì)元素：12.5mL/L(組成為MgSO₄：3.0g/L；MnSO₄·H₂O：0.5g/L；NaCl：1.0g/L；FeSO₄·7H₂O：0.1g/L；CaCl₂·2H₂O：0.1g/L；CoCl₂·6H₂O：0.1g/L；ZnCl₂：0.13g/L；CuSO₄·5H₂O：0.01g/L；KAl(SO₄)₂·12H₂O：0.01g/L；H₃BO₃：0.01g/L；Na₂MoO₄：0.025g/L；NiCl₂·6H₂O：0.024g/L；Na₂WO₄·2H₂O：0.024g/L)；維生素：12.5mL/L(組成為維生素B₁：5.0g/L；維生素B₂：5.0g/L；維生素B₃：5.0g/L；維生素B₅：5.0g/L；維生素B₆：10.0g/L；維生素B₁₁：2.0g/L；維生素H：2.0g/L；對氨基苯甲酸：5.0g/L；硫辛酸：5.0g/L；氨基三乙酸：1.5g/L)。

陰極液為無機(jī)酸溶液，陰極和陽極電極均為石墨材料，鈷酸鋰顆粒附著在陰極石墨材料表面。

本發(fā)明的微生物燃料電池的陽極室和陰極室在啟動和運(yùn)行過程中需保持無氧環(huán)境，可通過通入氮?dú)庖员ＷC厭氧環(huán)境。