[發(fā)明專利]過渡金屬基電極生物燃料電池電鍍廢水處理裝置及方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201910306167.3 | 申請(qǐng)日： | 2019-04-17 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN110143662B | 公開（公告）日： | 2021-09-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 謝傳建 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 杭州傳一科技有限公司 |
| 主分類號(hào)： | C02F3/00 | 分類號(hào)： | C02F3/00;C02F3/34;C02F101/20;C02F103/16;C02F1/461 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 311121 浙江省杭州市余*** | 國(guó)省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 過渡 金屬 電極 生物 燃料電池 電鍍 廢水處理 裝置 方法 | ||
1.過渡金屬基電極生物燃料電池電鍍廢水處理裝置，包括生物陽極室（1）、陰極室（2），其特征在于，還包括連通所述生物陽極室（1）和所述陰極室（2）的連通橋（3），所述生物陽極室（1）及所述陰極室（2）分別采用陽極過渡金屬基電極（11）和陰極過渡金屬基電極（21），所述生物陽極室（1）的陽極過渡金屬基電極（11）通過外部貯電器（4）與所述陰極室（2）的陰極過渡金屬基電極（21）連接形成閉合電回路；所述外部貯電器（4）用以儲(chǔ)存生物燃料電池處理電鍍廢水所產(chǎn)生的電能；所述陽極過渡金屬基電極（11）和所述陰極過渡金屬基電極（21）均為利用金屬離子硝酸鹽以及納米纖維、采用CVD法制成的金屬納米顆粒組合物（5）-納米纖維電極（6），所述金屬納米顆粒組合物（5）由第一金屬納米顆粒（51）及第二金屬納米顆粒（52）組成，所述納米纖維電極（6）由第一納米纖維（61）及第二納米纖維（62）制成；所述第一金屬納米顆粒（51）附著在第一納米纖維（61）上，進(jìn)而提高電極的導(dǎo)電率；所述第二金屬納米顆粒（52）附著在第二納米纖維（62）上，進(jìn)而在所述過渡金屬基電極作為陰極過渡金屬基電極（21）時(shí)，經(jīng)過曝氣預(yù)處理后，起到催化還原反應(yīng)的作用，使重金屬離子作為電子受體進(jìn)行還原反應(yīng)，進(jìn)而提高電鍍廢水中重金屬離子的去除效率；所述陽極過渡金屬基電極（11）表面覆有一層微生物覆蓋層（12），所述微生物為厭氧微生物或兼性厭氧微生物，所述微生物為小麥蒼白菌、大腸桿菌、陰溝腸桿菌、芽孢桿菌中的任一種或幾種；所述陰極室（2）內(nèi)設(shè)曝氣裝置（22）；所述第一金屬納米顆粒（51）為銅、鋅、鋁或鎂，所述第二金屬納米顆粒（52）為鐵、鈷、鎳或鎘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過渡金屬基電極生物燃料電池電鍍廢水處理裝置，其特征在于，所述連通橋（3）內(nèi)填充有鹽質(zhì)瓊脂凝膠，所述鹽質(zhì)瓊脂凝膠由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-0.9%的KCl溶液或NaCl溶液與含有瓊脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.5-4.8%的瓊脂凝膠混合制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過渡金屬基電極生物燃料電池電鍍廢水處理裝置，所述第一納米纖維（61）為活性炭纖維、碳化硅纖維或碳納米管，所述第二納米纖維（62）為石墨烯納米纖維、碳納米纖維或碳化硼納米纖維。
4.利用權(quán)利要求1所述的過渡金屬基電極生物燃料電池電鍍廢水處理裝置處理電鍍廢水及污泥的方法，其特征在于，所述方法按照以下步驟進(jìn)行：
一、將1.5L陽極工作電解液以及LB肉湯培養(yǎng)基加入到所述生物陽極室（1）內(nèi)，連續(xù)通N2 30min為生物陽極室提供厭氧環(huán)境；將所述微生物接種于所述生物陽極室（1）內(nèi)，馴化18天，馴化期間每隔6天更換一次所述陽極工作電解液；
二、將2L濃度為100mM的K3Fe(CN)6溶液加入到所述陰極室（2）內(nèi)，開啟曝氣裝置（22），進(jìn)行連續(xù)曝氣48h，直至生物燃料電池有一個(gè)穩(wěn)定的250mV電壓反饋；
三、將電鍍廢水污泥作為陽極底物加入到所述生物陽極室（1）內(nèi)；將電鍍廢水作為陰極底物加入到所述陰極室（2）內(nèi)，用0.5M HCl調(diào)節(jié)初始pH至1.5-2，連續(xù)通N2 30min為陰極室提供厭氧環(huán)境；
四、開啟電源開關(guān)，啟動(dòng)所述電鍍廢水處理裝置，進(jìn)行電鍍廢水與電鍍廢水污泥的同時(shí)處理，保持所述生物陽極室（1）及陰極室（2）在25℃-35℃之間工作，每隔3-4天更換一次所述陰極室（2）的電鍍廢水，每5-10天更換一次所述生物陽極室（1）的電鍍廢水污泥以及微量元素液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述生物陽極室的陽極工作電解液成分為：12.00mM-14.00mM的NaCl、2.00mM-3.00mM的KCl、1.00mM-2.00mM的Na2HPO4、17.00mM-18.00mM的KH2PO4、2.00mM-3.00Mm的NH4Cl、0.01mM-0.02mM的CaCl2、1.00mM-1.50mM的NaHCO3、3.00mM-5.00mM的CH3COONa；所述陽極工作電解液的pH為7。
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