[發明專利]微生物燃料電池及其處理馬鈴薯淀粉廢渣的方法

無效

• 申請號: 201210239907.4
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN102738496A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 田雨時;邢德峰;張璐;孫睿;王月;吳迪;唐宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M8/16
• 分類號: H01M8/16;H01M8/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及一種燃料電池及其處理馬鈴薯淀粉廢渣的方法。

背景技術

我國馬鈴薯淀粉廢渣是以馬鈴薯為原料生產淀粉的生產過程中產生的廢渣，我國馬鈴薯產業近年來發展迅速，在寧夏、甘肅、內蒙古等省(區)形成了產業化基地。目前中國年產馬鈴薯7000萬余t，全國生產淀粉大小的企業數千家，馬鈴薯淀粉總量達40多萬t，年加工馬鈴薯近300萬t，平均每生產1t淀粉需要加工6.5t左右的馬鈴薯，排放5t左右的濕廢渣，含水量80％以上，可干燥出1t干渣，而生產淀粉時產生大量馬鈴薯渣，馬鈴薯渣含水量高、自帶菌多，容易腐敗變質，但含有大量的纖維素、果膠等可利用成分。目前除極少量廢渣用作生產飼料和生產酒精外，絕大部分廢渣沒有得到利用，這樣不僅造成極大的浪費，而且導致嚴重的環境污染，馬鈴薯淀粉廢渣的降解及再利用已經成為固體廢棄物管理的一個急需解決的難題。

發明內容

本發明是要解決目前處理馬鈴薯淀粉廢渣手段較少，無法充分利用這一廢棄資源的問題，提供微生物燃料電池及其處理馬鈴薯淀粉廢渣的方法。

本發明微生物燃料電池由筒體、陰極、陽極、第一膠圈、陽極蓋板、陰極蓋板、第二膠圈、陽極導線和陰極導線組成；所述筒體兩端內側設有凹槽，筒體封閉端的凹槽內裝有陽極和第二膠圈，筒體封閉端的端口用陽極蓋板封閉，第二膠圈位于陽極與陽極蓋板之間，筒體開口端的凹槽裝有陰極和第一膠圈，筒體開口端的端口用陰極蓋板封閉，第一膠圈位于陰極與陰極蓋板之間；筒體、陰極與陽極之間形成燃燒室；第一膠圈與第二膠圈的孔徑與燃燒室相同；陰極蓋板中間開孔，孔徑與燃燒室一致；陽極引出的陽極導線和陰極引出的陰極導線與外電路連接；陽極與陰極之間的間距不小于1cm；筒體上設有取樣口和出水口，取樣口位于筒體的頂部，出水口位于筒體的底部靠近陰極一側。

上述微生物燃料電池處理馬鈴薯淀粉廢渣的方法步驟如下：一、啟動微生物燃料電池：將馬鈴薯淀粉廢渣與磷酸鹽緩沖溶液混合得混合溶液，將混合溶液注入微生物燃料電池內，在環境溫度為30～40℃條件下，利用馬鈴薯淀粉深加工廢水中的微生物啟動微生物燃料電池；當電池電壓低于350mV時，完全更換燃料室的混合溶液；待負載電壓穩定在300mV以上，微生物燃料電池啟動成功；二、處理馬鈴薯淀粉廢渣：將馬鈴薯淀粉廢渣與磷酸鹽緩沖溶液混合得混合溶液，然后將混合溶液注入微生物燃料電池內，通過微生物的分解代謝降低有機物濃度的同時獲得電能，工藝操作的條件：反應溫度20～40℃；其中步驟一和步驟二中所述混合溶液中馬鈴薯淀粉廢渣的濃度為1～20g/L。

本發明在處理馬鈴薯淀粉廢渣的過程中，附著在陽極上的細菌新陳代謝，氧化廢渣中有機物奪得電子并生成質子，所得的電子從微生物轉移到陽極上，電子通過電路達到陰極，同時生成的質子也達到陰極，空氣中的氧氣自由擴散穿過陰極到達陰極的內側表面上，質子、電子和氧氣結合生成水。在獲得電能的同時，由于微生物代謝分解而使得廢渣中的有機物濃度降低，并且由于微生物的群落不斷馴化具有電化學性質的細菌可以在電極表面被富集起來。

本發明可以在常溫下應用，馬鈴薯淀粉廢渣COD去除率在85％以上，最高可達93％；出水的總COD小于5000mg/L，最低出水的總COD可達200mg/L。本發明具有方法簡單、裝置結構簡單、成本低、效率高等特點，處理效果和產電量受溫度影響較小，適于大規模的推廣與應用。

附圖說明

圖1為具體實施方式一中微生物燃料電池的結構圖；圖2為具體實施方式四中功率密度曲線圖；圖3為具體實施方式四中極化曲線圖；圖4為具體實施方式四中COD去除率的曲線圖。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。