[發明專利]利用藻陰極微生物燃料電池同時進行除鎘產電的方法

在審

• 申請號: 201910324629.4
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110330095A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 夏令;張玉;宋少先;賈菲菲;趙云良
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F3/32;H01M8/16;C02F101/20
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;閉釗

本發明涉及一種利用藻陰極微生物燃料電池同時進行除鎘產電的方法。該方法將微藻應用于微生物燃料電池的陰極，微藻在陰極吸收二氧化碳的同時，通過自發的光合作用產生氧氣作為電子受體，實現了微生物燃料電池的自維持產電，獲得的最大功率密度為32.9mW/m²?209.07mW/m²。此外，陰極還進行著可溶性鎘離子轉變為難溶性氫氧化鎘的反應，從而實現了水中鎘離子的固定和去除。實驗結果表明，水中Cd(II)濃度在1mg/L?50mg/L范圍內，去除效率可達到75％?95％。

技術領域

本發明涉及微生物燃料電池及污水處理技術領域，具體涉及一種利用藻陰極微生物燃料電池同時進行除鎘產電的方法。

背景技術

微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell，MFC)是一種可以將有機質能轉化為電能的新裝置。在目前全球能源緊缺的情況下，MFC已經成為環境科學和工程研究領域的熱點課題之一。影響微生物燃料電池性能的因素主要包括四個部分：電極材料、膜、電子供體和電子受體。在已公開的文獻(J.S.Sravan,S.Kishore,

A.Verma,S.V.Mohan,Bioresource Technology Phasic availability ofterminal electron acceptor on oxygen reduction reaction in microbial fuelcell,Bioresour Technol.242(2017)101–108)中，氧和鐵氰化物(K₃[Fe(CN)₆])在微生物燃料電池陰極中應用最為廣泛。然而從環境安全角度考慮，不建議使用鐵氰化物；維持微生物燃料電池氧的供應需要額外提供能量，這樣一來會減少凈能量輸出。

光合藻類微生物燃料電池為微生物燃料電池的發展提供了一個新的視角和思路。藻類吸收陽極產生的二氧化碳，光合作用產生的氧氣可作為電子受體，這樣既避免了額外能量的輸入同時又能夠源源不斷的提供電子受體。因此光合藻類微生物燃料電池是一個值得深入研究的方向，具體參見CN101853955A、CN101764241A、CN201877517U、CN107887628A等。

鎘離子是毒性最強的重金屬元素之一，主要來源于電鍍、化工、電子、核工業等領域。含鎘廢水直接排放或者通過地表徑流進入水體，容易造成大面積的水污染，如果這些水被用于飲用或灌溉，其中所含的鎘離子會通過食物鏈進入人體并在腎臟中迅速積累，從而引起各種慢性疾病。《生活飲用水衛生標準》(GB5749－2006)規定，飲用水中鎘離子最大允許濃度為0.005mg/L。國際癌癥研究機構(IARC)將鎘列為人類致癌物。根據世界衛生組織(WHO)的規定，鎘被列為最直接的重金屬問題之一，因此去除水體中的鎘離子非常必要且緊迫。