[發(fā)明專利]一種從甲酸鹽廢水中回收甲酸的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410529239.8
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104313063A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉廣立;楊昆鵬;駱海萍;張仁鐸
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: C12P7/40
• 分類號: C12P7/40;H01M8/16;C02F3/34;C02F101/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物電化學(xué)領(lǐng)域，是一種將廢水中的甲酸鹽轉(zhuǎn)化為甲酸，同時利用微生物產(chǎn)電降低能耗的方法。

背景技術(shù)

甲酸是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于紡織品印染、皮革加工、橡膠加工、青貯飼料和醫(yī)藥等生產(chǎn)中。甲酸市場供不應(yīng)求，每年只能滿足需求量的40％。目前回收甲酸的方法主要包括：萃取法、離子交換法和中和法。這些方法成本高、經(jīng)濟效益差，現(xiàn)在迫切需要一種能耗低、成本少的方法來解決這一難題。

微生物脫鹽同步產(chǎn)酸堿池可以在陽極室中利用產(chǎn)電微生物分解有機物，直接將廢水中有機物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，能耗小、成本低，兼顧了環(huán)境效益與經(jīng)濟效益。

該系統(tǒng)陽極微生物分解有機物產(chǎn)生電子和質(zhì)子，電子通過外電路傳遞至陰極形成電場，雙極膜產(chǎn)生的氫氧根離子進入陽極室，與質(zhì)子結(jié)合使陽極室pH在整個運行周期穩(wěn)定在6.8-7.2，中室的甲酸鹽在電場力作用下，陰離子移動至酸室，與雙極膜產(chǎn)生的氫離子結(jié)合生成鹽酸；在堿室中，氧氣、水與電子反應(yīng)形成氫氧根，中室的陽離子移動至堿室與氫氧根結(jié)合生成氫氧化鈉。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是微生物脫鹽同步產(chǎn)酸堿池將廢水中的甲酸鹽轉(zhuǎn)化為甲酸，在此過程中通過產(chǎn)電微生物將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，可以降低產(chǎn)甲酸能耗。

陽極位于陽極室內(nèi)，反應(yīng)體系的陽極由附著有產(chǎn)電微生物的碳刷組成，陰極采用炭黑、活性炭和乙醇制作，陰陽級間距在4-8cm之間

陽極室中的培養(yǎng)液是添加無機鹽、微量元素、維生素的溶液，中室中加入0.2-0.6mol的含甲酸鹽的人工廢水，操作條件為中性pH、室溫、間歇式培養(yǎng)。

本發(fā)明具有的有益效果：(1)可利用的有機物種類多。(2)可處理的廢水有機物濃度大。(3)能量消耗低。(4)可同時制備其他有經(jīng)濟效益的產(chǎn)品，在處理有機污水的同時還能同步回收制備有機酸。

附圖說明

附圖1是微生物脫鹽同步產(chǎn)酸堿池的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2是產(chǎn)電微生物產(chǎn)電曲線示意圖。

附圖3是微生物脫鹽同步產(chǎn)酸堿池處理甲酸鹽與甲酸生成濃度隨時間變化關(guān)系圖。其中曲線a表示中室甲酸鹽濃度-時間關(guān)系，曲線b表示酸室甲酸濃度-時間關(guān)系。

附圖4是微生物脫鹽同步產(chǎn)酸堿池處理甲酸鹽總能耗與時間變化關(guān)系圖。

具體實施方式

如圖1所示，應(yīng)用于產(chǎn)甲酸的微生物脫鹽同步產(chǎn)酸堿池是由四室構(gòu)成。該反應(yīng)系統(tǒng)中陽極室的陽極為碳刷，產(chǎn)電菌在其上形成產(chǎn)電生物膜，并置于陽極室的基質(zhì)溶液中。陰極有催化層與擴散層兩面，擴散層直接暴露于空氣中。含甲酸鹽的人工廢水直接注入中室上部的進水口，酸室中注入0.06-0.1mol的初始甲酸溶液以保證導(dǎo)電性，堿室中注入濃度為15g/L的氯化鈉溶液。

利用本發(fā)明的微生物脫鹽同步產(chǎn)酸堿池處理含甲酸鹽廢水，廢水中的甲酸鹽濃度為0.6mol/L，運行18h后中室中甲酸鹽的濃度降低為0.1-0.15mol/L，酸室中產(chǎn)甲酸的濃度為0.25-0.35mol/L。能耗方面：電壓為0.8-1.2V時，總能耗為2.0-2.5kWh/kg。