[實用新型]一種微生物冶金電池

有效

• 申請號: 201520613999.7
• 申請日: 2015-08-17
• 公開（公告）號: CN204885295U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 唐偉偉;魏志紅
• 申請（專利權）人: 深圳市東方祺勝實業有限公司
• 主分類號: H01M8/16
• 分類號: H01M8/16;C22B3/18
• 代理公司: 深圳市康弘知識產權代理有限公司 44247
• 代理人: 胡朝陽;孫潔敏

技術領域

本實用新型涉及微生物冶金電池。

背景技術

電池是一種常見的日常生活用品，電池有很多種，有可充電的鋰離子電池、鎳氫電池等，以及不可充電的鋅錳干電池，鋰原電池等。不可充電的電池用過之后容易造成環境污染，可充電電池雖然可以反復利用，但是隨著充電次數的累加，電力越來越小，廢棄之后還是會造成環境污染，而大自然中本身就已經存在很多重金屬污染了。

為了解決污染問題，出現了新的微生物燃料電池，其使用微生物消耗有機物過程中產生電子和H+，電子被傳導至陰極與電子受體結合，氫離子穿過質子交換膜（PEM）補充陰極室陽離子缺失，整個閉合過程可以產電，又可以達到有機物去除的目的。可是，微生物燃料電池雖然已經實現了對鐵、錳、鉻、銅等重金屬的離子或氧化酸根離子的還原。但是究其根本，陰極還原的只是可溶狀態的物質，對非可溶狀態卻無能為力，存在一定的局限性。

發明內容

本實用新型為了解決現有的問題，提供一種微生物冶金電池，包括依次設置的陰極室、濾浸室、陽極室，所述陽極室內設有含有機物的陽極液，所述濾浸室內設有含不可溶重金屬顆粒的液體，所述陰極室與濾浸室通過虹吸管相連接，所述陽極室與濾浸室之間通過質子交換膜隔開，所述陰極、陽極室內分別設有碳氈，且碳氈之間通過導線連接。

優選的，所述質子交換膜位于濾浸室內的一面設有石棉網。所述導線為鈦絲導線。所述虹吸管為U型虹吸管。所述重金屬顆粒含有Cu元素或Fe元素或其組合。所述陰極室、濾浸室、陽極室分別設有用于排空其內液體的排空孔。所述碳氈為石墨碳氈，所述石墨碳氈分別懸浮在陰極、陽極室內。

本實用新型通過生物浸濾和微生物燃料電池的兩種原理作用，實現重金屬從礦化態到單質態的一步式轉變。本實用新型的電池具有無需外加電源，反應過程清潔無污染等優點，適合應用于濕法冶金、采礦等行業。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進一步進行說明。

如圖1所示，本實用新型一實施例給出的微生物冶金電池，利用微生物燃料電池的原理以及微生物淋濾（MM）原理制成，所謂微生物林濾原理，即利用自然界中一些微生物的直接作用或其代謝產物的間接作用，產生氧化、還原、絡合、吸附或溶解作用，將固相中某些不溶性成分（如重金屬、硫及其他金屬）分離浸提出來，釋放出電子和質子，電子依靠合適的電子傳遞介體在生物組分和陽極之間進行有效傳遞，并通過外電路傳遞到陰極形成電流。

微生物冶金電池從左到右依次設有陰極室1、濾浸室2和陽極室3，濾浸室2內裝有含不可溶重金屬顆粒的液體，例如污泥或者礦石顆粒等，它們含有Cu元素或Fe元素或其組合。陽極室3內設有含有機物的陽極液，例如生活污水等。陰極室1與濾浸室2通過U型虹吸管6相連接，陽極室3與濾浸室2之間通過質子交換膜4隔開，陰極、陽極室3內分別懸浮著石墨碳氈7作為電極，石墨碳氈7之間通過鈦絲導線8連接，石墨碳氈7可在陰極、陽極室內自由移動，充分與陰極液、陽極液反應，而且還方便更換。

本實用新型的電池的啟動分為兩個方面：一是濾浸室2的接種馴化，二是陽極室3的接種馴化。其中，濾浸室2的接種馴化過程時間需求較長。裝有機物在陽極室3內被微生物氧化，產生質子和電子，產生的質子穿過質子交換膜4（PEM膜）、石棉網進入濾浸室2，產生的電子經鈦絲導線8傳遞到陰極室1；濾浸室2內污泥或礦石顆粒經微生物濾浸作用釋放出Cu2+、Fe3+等重金屬離子，根據濃度擴散原理，重金屬離子進入濾浸室2的虹吸管6附近，經過U型虹吸管6進入陰極室1；進入陰極室1的電子和重金屬離子在石墨碳氈7上結合，被還原的金屬吸附在碳粘上。

上述陰極室1、陽極室3以及濾浸室2都設有排空孔，可以更換其中的反應液，為了防止懸浮的污泥或礦石顆粒進入陰極室，在PEM膜位于濾浸室內的一面設有石棉網5。

以上的具體實施例僅用以舉例說明本實用新型的構思，本領域的普通技術人員在本實用新型的構思下可以做出多種變形和變化，這些變形和變化均包括在本實用新型的保護范圍之內。