[發(fā)明專(zhuān)利]一種嗜酸微生物燃料電池以及嗜酸微生物的培養(yǎng)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310329578.7
• 申請(qǐng)日: 2013-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103413958A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李浩然;程玉龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/16
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/16;H01M4/90;C12N1/20;C12R1/01
• 代理公司: 北京法思騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微生物浸礦領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種嗜酸微生物燃料電池以及嗜酸微生物的培養(yǎng)方法。

背景技術(shù)

生物冶金是一種很有前途的新工藝，投資少，能耗低，試劑消耗少，能經(jīng)濟(jì)地處理低品位、難處理的礦石，如金、錳、銅、鎳、鋅等適合用微生物進(jìn)行冶煉，參與微生物冶金的微生物有很多種，主要有以下幾種：氧化硫硫桿菌、排硫桿菌、脫氨硫桿菌和一些異養(yǎng)菌、氧化亞鐵硫桿菌等。目前正在從事細(xì)菌氧化工藝研究的科研單位不低于十家，先后有中國(guó)科學(xué)院微生物研究所、地礦部陜西地礦局以及包括中南大學(xué)在內(nèi)幾十家單位開(kāi)展了這方面的研究，取得了可喜的成果。但對(duì)于浸礦用微生物的培養(yǎng)問(wèn)題并沒(méi)有好的解決方法。本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)大多采用直接從金屬硫化礦及煤礦的酸性礦坑水中取樣，再接種至一定量的9K培養(yǎng)基中進(jìn)行靜置培養(yǎng)。此方法培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)，菌種比較雜。

微生物燃料電池是以微生物為催化劑，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。目前微生物燃料電池使用的菌種大多數(shù)為中性菌。而對(duì)于微生物燃料電池應(yīng)用的研究，現(xiàn)在主要是利用其進(jìn)行污水的處理。本發(fā)明基于利用無(wú)機(jī)物作能源而組裝的嗜酸微生物燃料電池，可達(dá)到培養(yǎng)浸礦用的細(xì)菌同時(shí)產(chǎn)電的目的，另外可以進(jìn)一步篩選培育嗜熱、嗜冷、嗜酸、嗜堿和耐磨、抗毒等專(zhuān)用菌種。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決上述現(xiàn)有浸礦用細(xì)菌培養(yǎng)的問(wèn)題，提供一種嗜酸微生物燃料電池。

本發(fā)明的另一目的是為解決上述現(xiàn)有浸礦用細(xì)菌培養(yǎng)的問(wèn)題，提供一種嗜酸微生物培養(yǎng)方法。

本發(fā)明的嗜酸微生物燃料電池，其中，所述電池以嗜酸菌培養(yǎng)液作為陽(yáng)極溶液，空氣為陰極。

根據(jù)本發(fā)明的嗜酸微生物燃料電池，其中，所述嗜酸菌為氧化硫硫桿菌、排硫桿菌、脫氨硫桿菌和氧化亞鐵硫桿菌中的一種或幾種。

根據(jù)本發(fā)明的嗜酸微生物燃料電池，其中，所述嗜酸菌培養(yǎng)液pH值在1～6，優(yōu)選地，pH值在1.8～2.3。

根據(jù)本發(fā)明的嗜酸微生物燃料電池，其中，所述嗜酸菌培養(yǎng)液的培養(yǎng)基優(yōu)選為9K培養(yǎng)基。

根據(jù)本發(fā)明的嗜酸微生物燃料電池，其中，所述嗜酸微生物燃料電池的運(yùn)行溫度為0～55℃，優(yōu)選地，運(yùn)行溫度為28～35℃。

根據(jù)本發(fā)明的嗜酸微生物燃料電池，其中，所述嗜酸微生物燃料電池采用無(wú)膜結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的嗜酸微生物燃料電池，其中，所述嗜酸微生物燃料電池的電極材料可以包括碳?xì)帧⑻疾肌⑹簟⑹w粒或碳納米管等中的一種。

根據(jù)本發(fā)明的嗜酸微生物燃料電池，其中，所述的微生物為自養(yǎng)菌，以無(wú)機(jī)鹽作為燃料，所述無(wú)機(jī)鹽為L(zhǎng)eathen或9K培養(yǎng)基，優(yōu)選為9K培養(yǎng)基，其主要成分如下：（NH₄）₂SO₄3.0g/L，KCl0.1g/L，MgSO₄·7H₂O0.5g/L，K₂HPO₄0.5g/L，Ca(NO₃)₂0.01g/L，F(xiàn)eSO₄·7H₂O44.3g/L。

一種基于上述任一嗜酸微生物燃料電池的嗜酸微生物培養(yǎng)方法，包括以下步驟：

1）以嗜酸微生物培養(yǎng)液作為陽(yáng)極溶液，空氣為陰極，組裝上升流式或杯式的微生物燃料電池；

2）所述微生物燃料電池采用連續(xù)流方式，將新鮮培養(yǎng)基從陽(yáng)極導(dǎo)入，待培養(yǎng)液由淺綠色變?yōu)榧t棕色后，將其從陰極導(dǎo)出。

使用上述嗜酸微生物培養(yǎng)方法培養(yǎng)的嗜酸微生物可以應(yīng)用于生物浸礦，具體可以是將礦樣加入從嗜酸微生物燃料電池陰極導(dǎo)出的培養(yǎng)好的微生物培養(yǎng)液中，進(jìn)行浸礦。本發(fā)明將浸礦用嗜酸微生物的培養(yǎng)法與生物燃料電池相結(jié)合，較現(xiàn)有方法來(lái)說(shuō)具有培養(yǎng)周期短、培養(yǎng)的微生物活性高及同時(shí)發(fā)電的優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的嗜酸微生物燃料電池示意圖（上升流式）。

圖2為本發(fā)明的嗜酸微生物燃料電池原理圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1所示，電池的陽(yáng)極加入接種了T.f菌的9K培養(yǎng)基，陰極為空氣，石墨顆粒作為電極，組裝成容積為10L的上升流微生物燃料電池，其中，含T.f菌的培養(yǎng)液pH值為1.8，電池周邊溫度為28～35℃。新鮮的9K培養(yǎng)基由進(jìn)料口導(dǎo)入，待培養(yǎng)液由淺綠色變?yōu)榧t棕色，將其由出料口導(dǎo)出。