[發(fā)明專利]復(fù)合生物膜制氫反應(yīng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810528610.7
• 申請(qǐng)日: 2018-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN110540928B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C12M1/00
• 分類號(hào): C12M1/00;C12M1/34
• 代理公司: 南京新慧恒誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32424
• 代理人: 王月霞

本發(fā)明公開了一種復(fù)合生物膜制氫反應(yīng)器，包括罐體、上封頭，下封頭、復(fù)合生物膜組件、折流擋板、氣相分形收集器，復(fù)合生物膜組件豎直安裝在罐體中，兩端分別與上封頭和下封頭連接并密封，所述折流擋板設(shè)置在罐體與復(fù)合生物膜組件中間，氣相分形收集器安裝在復(fù)合生物膜組件上下兩端并與膜組件連接。所述的氣相分形收集器為多級(jí)遞增的分形結(jié)構(gòu)，支管與膜組件一一對(duì)應(yīng)。本發(fā)明通過膜組件將外側(cè)的液體和內(nèi)部的氣體分離開，可以提高生物膜制氫的反應(yīng)效率，同時(shí)提高氫氣向膜管內(nèi)部的滲透速率。采用分形結(jié)構(gòu)多級(jí)遞增的氣相收集器可以保持氫氣在膜組件管腔內(nèi)的壓力平衡，促進(jìn)氫氣的高效收集。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合生物膜制氫反應(yīng)器，屬于新能源裝備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氫氣是一種高效、環(huán)保、低碳的清潔燃料，在燃料電池、基礎(chǔ)化學(xué)品、醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。通過生物發(fā)酵方法制備氫氣是一種比較有前景的制氫技術(shù)。生物制氫方法主要是通過產(chǎn)酸菌的水解作用將廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可溶性脂肪酸和氫氣。目前的生物制氫技術(shù)存在的問題是氫氣收率低，主要原因在于缺乏有效的氣體收集裝置。另外產(chǎn)酸菌主要以活性污泥顆粒的形態(tài)存在，在反應(yīng)器高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下容易出現(xiàn)活性污泥破碎以及生物質(zhì)大量流失的現(xiàn)象，導(dǎo)致反應(yīng)器運(yùn)行效率低下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有較高氫氣發(fā)生效率的復(fù)合生物膜制氫反應(yīng)器。該反應(yīng)器由罐體、上下封頭、復(fù)合生物膜組件、折流擋板、氣相分形收集器等部分構(gòu)成。該反應(yīng)器通過可拆卸的復(fù)合生物膜組件封裝固化具有制氫反應(yīng)活性的生物質(zhì)，能夠較好地保留生物質(zhì)制氫反應(yīng)活性，減少活性生物質(zhì)在水體中的流失率。該反應(yīng)器采用氣相分形收集器對(duì)產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行收集，由于分形收集器具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱的特點(diǎn)，決定了該反應(yīng)器具有操作彈性大、放大效應(yīng)小的優(yōu)勢(shì)，可以較大程度地提高生物制氫的反應(yīng)效率和氫氣的收集率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

復(fù)合生物膜制氫反應(yīng)器，包括罐體、上封頭，下封頭、復(fù)合生物膜組件、折流擋板、氣相分形收集器，復(fù)合生物膜組件豎直安裝在罐體中，兩端分別與上封頭和下封頭連接并密封，所述折流擋板設(shè)置在罐體與復(fù)合生物膜組件中間，氣相分形收集器安裝在復(fù)合生物膜組件上下兩端并與膜組件連接。

所述的氣相分形收集器為多級(jí)遞增的分形結(jié)構(gòu)，支管與膜組件一一對(duì)應(yīng)。

所述的復(fù)合生物膜組件為中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)，從外至內(nèi)依次由PVA層（I）、生物質(zhì)層（II）、PDMS層（III）和中空陶瓷膜層（IV）復(fù)合而成。

所述的折流擋板采用交錯(cuò)排列的方式。

所述上封頭側(cè)面設(shè)有上部管口b，上端設(shè)有頂部管口d；所述下封頭側(cè)面設(shè)有下部管口a，底部設(shè)有底部管口c。

復(fù)合生物膜組件通過卡座分別與上封頭、下封頭連接并固定，卡座帶有密封圈。

反應(yīng)器頂部通過管道依次連接流量控制閥、氣體壓縮機(jī)和儲(chǔ)罐。

反應(yīng)器底部通過管道依次連接氮?dú)饬髁靠刂崎y、引風(fēng)機(jī)和氮?dú)鈨?chǔ)罐。

反應(yīng)器罐體外側(cè)設(shè)置保溫夾套。

所述復(fù)合生物膜組件高0.5~1.5m，中空管腔內(nèi)徑0.01~0.1m，膜層厚度為0.5mm~5mm。