專利名稱：微生物燃料電池處理含硫廢水的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水污染處理技術(shù)領(lǐng)域，是一種將廢水中的硫酸鹽轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，同時(shí)回收能量的一種方法。
背景技術(shù)：
硫化物是水體污染的一項(xiàng)重要指標(biāo)，水中硫化物包括溶解性的&S、HS_、S2_，和存在于懸浮物中的可溶性硫化物、酸可溶性金屬硫化物以及未電解的有機(jī)、無(wú)機(jī)類硫化物。硫化物除自身能腐蝕金屬外，還可以被污水中的微生物氧化成硫酸鹽，進(jìn)而腐蝕下水管道等。 廢水中的硫酸鹽來(lái)源廣泛化工、制藥、金屬加工和采礦等工業(yè)部門排出的廢水中以及用某些固體脫硫劑去除煙氣中時(shí)固體脫硫劑再生廢液中都含有高濃度的硫酸鹽，因此完全有必要加強(qiáng)對(duì)含硫化物的廢水進(jìn)行處理，以減少其對(duì)環(huán)境及人體的危害。目前處理含硫廢水的方法主要包括物理化學(xué)法和生化法，前者能耗大，后者投資高，現(xiàn)在迫切需要一種能耗低，投資少的技術(shù)來(lái)解決這一難題。微生物燃料電池可以直接以廢水中的有機(jī)物作為原料，直接將廢水中有機(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，具有能耗小，成本低，兼顧經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。利用微生物燃料電池處理含硫廢水，一方面可以降解硫酸鹽，生成單質(zhì)硫，實(shí)現(xiàn)硫的可回收利用，與此同時(shí)可以獲得電能。實(shí)現(xiàn)廢物的資源化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用硫還原菌將污水中的硫酸鹽轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，在此過(guò)程中可以直接獲得電能的一種微生物燃料電池。陽(yáng)極位于陽(yáng)極室內(nèi)，進(jìn)水口和出水口均位于陽(yáng)極室，進(jìn)水口在下，出水口在上可以保證整個(gè)反應(yīng)體系是處于厭氧狀態(tài)，陽(yáng)極由附著有硫還原細(xì)菌的活性碳布組成，陰極與膜構(gòu)成“二合一”電極，陰陽(yáng)極間距在3-5mm之間。陽(yáng)極室中的產(chǎn)電培養(yǎng)基中是硫酸鹽的人工廢水，操作條件為中性PH，室溫，連續(xù)培
養(yǎng)本發(fā)明具有的有益效果(1)利用脫硫細(xì)菌進(jìn)行廢水脫硫和生物產(chǎn)電，可實(shí)現(xiàn)含硫酸鹽廢水處理與產(chǎn)電同步化。( 產(chǎn)生的單質(zhì)硫附著在電極表面，易于回收利用。


附圖1是脫硫微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖附圖2是生成單質(zhì)硫與時(shí)間的關(guān)系圖附圖3為微生物燃料電池處理脫硫廢水時(shí)的輸出電流密度-電壓及功率密度關(guān)系圖。其中a表示電流密度-電壓關(guān)系，曲線b表示電流密度-功率密度關(guān)系。
具體實(shí)施方案
如圖1所示，應(yīng)用于脫硫處理的微生物燃料電池是由單極室組成，該反應(yīng)系統(tǒng)是個(gè)流加系統(tǒng)，陽(yáng)極5為活性碳布，硫還原菌在其上形成產(chǎn)電生物膜，并置于陽(yáng)極室溶液中， 陰極直接暴露于空氣中，含硫酸鹽的人工廢水通過(guò)空氣泵由蓄液槽1送至在下部的進(jìn)水口，出水口在上部，從而可以保證整個(gè)反應(yīng)體系是處于厭氧狀態(tài)，利用本發(fā)明的微生物燃料電池處理含硫廢水，廢水中的硫化物含量為54. 72g，運(yùn)行140h后，廢水中硫化物的含量為 0. 18g，生成12. 3g硫，硫化物的去除率達(dá)99%。產(chǎn)電性能在電流密度為1. 3mA/cm2最大輸出功率為0. 51mW/cm2。
權(quán)利要求
1.其特征在于陽(yáng)極位于陽(yáng)極室內(nèi)，進(jìn)水口和出水口均位于陽(yáng)極室，進(jìn)水口在下，出水口在上可以保證整個(gè)反應(yīng)體系是處于厭氧狀態(tài)，陽(yáng)極由附著有硫還原細(xì)菌的活性碳布組成， 陰極與膜構(gòu)成“二合一”電極，陰陽(yáng)極間距在3-5mm之間。(1)蓄水槽，⑵空氣泵，⑶進(jìn)水口，(4)陽(yáng)極室，(5)陽(yáng)極，(6)質(zhì)子交換膜，(7)陰極，(8)電阻，(9)出水口，(10)閥門
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫微生物燃料電池，其特征在于位于陽(yáng)極室中的產(chǎn)電培養(yǎng)基中含有硫酸鹽的廢水，操作條件為中性PH，室溫，流加培養(yǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于脫硫的微生物燃料電池，其特征在于能將廢水中的硫酸鹽轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，同時(shí)可以獲得0. 5 lmff/cm2的電能，單質(zhì)硫可以回收利用。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種應(yīng)用于處理含硫廢水的微生物燃料電池，包括采用單極室結(jié)構(gòu)，活性碳布為富集微生物的陽(yáng)極，陰極暴露于空氣中，陰陽(yáng)極間距3-5mm。本發(fā)明的微生物燃料電池能夠有效的將廢水中的硫酸鹽轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，其轉(zhuǎn)化率達(dá)99％，同時(shí)單質(zhì)硫回收再利用，在此過(guò)程中可以獲得較高的電能，具有制備成本低、低內(nèi)阻、運(yùn)作效率高的特點(diǎn)，具有極好的環(huán)保及經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)H01M8/00GK102468495SQ201010552208
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者趙峰, 陳立香 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所