[發(fā)明專(zhuān)利]一種嵌入式生物電解產(chǎn)氫和甲烷的裝置及方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201410191452.2 | 申請(qǐng)日： | 2014-05-08 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN103966078A | 公開(kāi)（公告）日： | 2014-08-06 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 李大平;何曉紅 | 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人： | 中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所 |
| 主分類(lèi)號(hào)： | C12M1/107 | 分類(lèi)號(hào)： | C12M1/107;C12P3/00;C12P5/02 |
| 代理公司： | 暫無(wú)信息 | 代理人： | 暫無(wú)信息 |
| 地址： | 610041 四川省成都市武侯區(qū)*** | 國(guó)省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 嵌入式 生物 電解 甲烷 裝置 方法 | ||
1.一種嵌入式生物電解產(chǎn)氫和甲烷的裝置，其特征在于：所述裝置包括厭氧氧化反應(yīng)器(9)、陰極(2)、隔膜(3)、陽(yáng)極集流網(wǎng)(4)、陽(yáng)極(5)、外加電源(7)、外電路及氣體儲(chǔ)存罐(8)；
陰極制作成閉合的結(jié)構(gòu)，陰極上部封閉，下部開(kāi)放；
陰極外側(cè)包裹隔膜、陽(yáng)極集流網(wǎng)和陽(yáng)極，陰極形成的內(nèi)腔作為陰極室(6)，陰極和反應(yīng)器形成的外腔作為陽(yáng)極室(1)，陰極室(6)下部和陽(yáng)極室(1)互通；或者陰極內(nèi)側(cè)分別緊貼隔膜、陽(yáng)極集流網(wǎng)和陽(yáng)極，形成的內(nèi)腔作為陽(yáng)極室(1)，陰極和反應(yīng)器形成的外腔作為陰極室(6)，陽(yáng)極室(1)下部和陰極室(6)互通；
陽(yáng)極室接進(jìn)水口，陰極室接出水口；
陽(yáng)極室和陰極室上部分別和氣體儲(chǔ)存罐相連接；
所述閉合陰極(2)、隔膜(3)、集流網(wǎng)(4)與陽(yáng)極(5)構(gòu)成的組合結(jié)構(gòu)嵌入?yún)捬跹趸磻?yīng)器(9)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于：隔膜(3)采用無(wú)紡布、石棉纖維、離子交換膜或合成纖維材料制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于：閉合陰極采用不銹鋼、鐵、鋁、銅、鉛或金屬合金導(dǎo)電材料制作；金屬或金屬合金導(dǎo)電材料采用板、管、網(wǎng)管或絲網(wǎng)材料制作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于：陰極室(6)內(nèi)填充不銹鋼、鐵、銅、鎳或鉛的金屬絲、網(wǎng)，或者活性炭顆粒、無(wú)定型碳纖維填料構(gòu)建三維陰極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于：陽(yáng)極室(1)內(nèi)填充不銹鋼金屬絲或網(wǎng)、活性炭顆粒、無(wú)定型碳纖維填料構(gòu)建三維陽(yáng)極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于：外加電源(7)可采用穩(wěn)壓電源或恒電位儀。
7.一種嵌入式生物電解產(chǎn)氫和甲烷的方法，其特征在于：利用權(quán)利要求1到6所述的任何一種裝置，
首先在陽(yáng)極和陰極附著相應(yīng)的微生物菌群；
然后廢水通過(guò)進(jìn)水口進(jìn)入?yún)捬跹趸磻?yīng)器的陽(yáng)極室；
隨后打開(kāi)外加電源；
陽(yáng)極材料上附著的微生物菌群對(duì)廢棄物、廢水進(jìn)行厭氧氧化代謝，氧化產(chǎn)生的電子通過(guò)陽(yáng)極集流網(wǎng)、外電路傳入到反應(yīng)器的陰極室，陽(yáng)極室內(nèi)同時(shí)進(jìn)行發(fā)酵代謝并合成部分甲烷，陽(yáng)極室內(nèi)經(jīng)氧化后的含大量質(zhì)子的廢水經(jīng)底部通道進(jìn)入陰極室內(nèi)，部分質(zhì)子也可經(jīng)隔膜滲透到陰極室內(nèi)；
傳遞到陰極的電子將陰極室內(nèi)的質(zhì)子還原為氫氣，或經(jīng)陰極表面附著的產(chǎn)甲烷微生物菌群的作用，直接得到電子,并將CO2還原為甲烷；
最后，經(jīng)處理后的廢棄物、廢水經(jīng)陰極室上部排水孔排出，陽(yáng)極室和陰極室產(chǎn)生的氫氣和甲烷從上部排氣孔排入儲(chǔ)存罐。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于：采用穩(wěn)壓電源外加電勢(shì)時(shí)，陽(yáng)極與陰極間的電勢(shì)在100mv-2000mv之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于：采用恒電位儀外加電勢(shì)時(shí)，若通過(guò)控制陽(yáng)極電勢(shì)進(jìn)行陰極產(chǎn)氫和甲烷，控制陽(yáng)極電勢(shì)在-400mv—+1200mv(VS.Ag/AgCl)之間；若控制陰極電勢(shì)進(jìn)行產(chǎn)氫和甲烷，控制陰極電勢(shì)在-400mv—-1200mv(VS.Ag/AgCl)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于：在整個(gè)厭氧氧化過(guò)程中廢水pH值控制在4到9之間。
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