[實用新型]利用微生物電化學系統再生金、銀催化劑的反應裝置

有效

• 申請號: 202020542847.3
• 申請日: 2020-04-14
• 公開（公告）號: CN211988675U
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 祁彩霞;張慧超;安眾一;孫遜;劉志偉;李欣
• 申請（專利權）人: 煙臺大學
• 主分類號: B01J38/00
• 分類號: B01J38/00;B01J23/52;B01J23/50;C25C1/20;C25C7/02
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 姜宏藝

本實用新型公開了一種利用微生物電化學系統再生金、銀催化劑的反應裝置，圓形底板上固定安裝有上端敞口的圓筒狀殼體和位于圓筒狀殼體內并且上端帶有陰極室頂蓋的圓筒狀陰離子交換膜；陽極室內安裝有陽極材料，陰極室內安裝有作為目標催化劑載體的板狀陰極材料。在無需添加其他藥劑的較小溶液體積內實現金、銀催化劑的再生，大大減少了水的消耗和水處理相關聯的成本。經過實驗測算，金、銀富集率為95?99%，裝置至少穩定運行2000h。利用本實用新型能夠將反應后陰極材料經過簡單的清洗、干燥后直接獲得金銀催化劑產品。

技術領域

本實用新型涉及一種利用微生物電化學系統再生催化劑的反應裝置。

背景技術

金、銀催化劑作為貴金屬催化劑的代表，具有轉化速度快、選擇性高的優勢，在化學工業，尤其精細化工、醫藥及能源等領域，已得到廣泛應用。實際使用中，催化劑常因磨損流失、積碳結垢、中毒失活等問題，導致失效報廢。基于可持續發展理念和原子經濟性原則，通常需要對廢催化劑中的金、銀等貴金屬進行富集回收，再重新制備成新催化劑使用。這既可避免廢催化劑中貴（重）金屬處理不當帶來的環境問題，更是關系到整體催化工藝是否綠色、經濟的重要環節。

常用的貴金屬富集回收方法主要有火法和濕法兩大類。由于火法存在工藝流程長、成本高、回收率低的問題，故現一般多采用濕法，即先選擇性溶解貴金屬，再通過吸附分離、燃燒、氧化消解或沉淀等技術實現其富集回收。其中，吸附分離法（例如：CN201310549957.7、US 4723998）是采用無機物或離子交換樹脂等對貴金屬溶解液進行吸附分離，但大多數吸附劑存在吸附不完全、選擇吸附性較差、不可循環再生等缺點；燃燒法（例如：CN 107338359A、CN 103060568B）是對貴金屬溶解液進行處理后，再經燃燒、除雜來實現回收，該方法的優點是效率高，但是在燃燒過程中存在高能耗、高污染的缺點；沉淀法（例如：US 3957505、CN 201711104014.8）則大多存在回收工藝復雜、水耗量大、藥劑成本高的弊端。

申請公布號為CN 103820811A的中國專利申請公開了一種“用微生物燃料電池從含銅廢水中回收單質銅的方法”，屬于電化學方法回收廢液中金屬的方法，實現了含銅廢水中銅單質的富集回收，但這種方法方法只能獲得金屬單質，并不能直接得到金屬催化劑。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種利用微生物電化學系統再生金、銀催化劑的反應裝置，利用筒狀微生物燃料電池作為反應裝置，在無需額外提供能源的條件下，直接獲得金、銀催化劑。

本實用新型的技術方案如下：

利用微生物電化學系統再生金、銀催化劑的反應裝置，其特征在于反應裝置包括圓形底板，圓形底板上固定安裝有上端敞口的圓筒狀殼體和位于圓筒狀殼體內并且上端帶有陰極室頂蓋的圓筒狀陰離子交換膜；陰離子交換膜內部空間為陰極室，圓筒狀殼體與陰離子交換膜之間的環形空間為陽極室；圓筒狀殼體上分別安裝有與所述陽極室相通的陽極室進水管和陽極室出水管；圓形底板上安裝有與所述陰極室相通的陰極室進水管，陰極室頂蓋上安裝有與所述陰極室相通的陰極室出水管；陽極室內固定安裝有陽極材料，陰極室內安裝有作為目標催化劑載體的板狀陰極材料，其中板狀陰極材料為多塊板材。

反應裝置還包括分別連接陽極材料和板狀陰極材料的外電路；其中陽極材料通過陽極導線連接外電路；外電路還連接有陰極導線。

優選的板狀陰極材料安裝方式之一：板狀陰極材料上端部連接在導電棒上，導電棒連接所述陰極導線；多塊板狀陰極材料通過導電棒懸掛在陰極導線下端。

優選的板狀陰極材料安裝方式之二：陰極室內放置有陰極板安裝架，該陰極板安裝架包括底端圓盤以及固定安裝在底端圓盤中心軸位置的安裝柱；底端圓盤上開設有通孔用于穿過陰極室進水管；安裝柱的側面開設有數量與板狀陰極材料數量相同的縱向卡槽，所述板狀陰極材料內側邊對應卡入縱向卡槽中實施固定，板狀陰極材料上端部連接所述陰極導線。