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一種微生物冶金電池的制作方法

文檔序號:9975950閱讀:259來源:國知局
一種微生物冶金電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及微生物冶金電池。
【背景技術(shù)】
[0002]電池是一種常見的日常生活用品,電池有很多種,有可充電的鋰離子電池、鎳氫電池等,以及不可充電的鋅錳干電池,鋰原電池等。不可充電的電池用過之后容易造成環(huán)境污染,可充電電池雖然可以反復利用,但是隨著充電次數(shù)的累加,電力越來越小,廢棄之后還是會造成環(huán)境污染,而大自然中本身就已經(jīng)存在很多重金屬污染了。
[0003]為了解決污染問題,出現(xiàn)了新的微生物燃料電池,其使用微生物消耗有機物過程中產(chǎn)生電子和H+,電子被傳導至陰極與電子受體結(jié)合,氫離子穿過質(zhì)子交換膜(PEM)補充陰極室陽離子缺失,整個閉合過程可以產(chǎn)電,又可以達到有機物去除的目的??墒?,微生物燃料電池雖然已經(jīng)實現(xiàn)了對鐵、錳、鉻、銅等重金屬的離子或氧化酸根離子的還原。但是究其根本,陰極還原的只是可溶狀態(tài)的物質(zhì),對非可溶狀態(tài)卻無能為力,存在一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型為了解決現(xiàn)有的問題,提供一種微生物冶金電池,包括依次設(shè)置的陰極室、濾浸室、陽極室,所述陽極室內(nèi)設(shè)有含有機物的陽極液,所述濾浸室內(nèi)設(shè)有含不可溶重金屬顆粒的液體,所述陰極室與濾浸室通過虹吸管相連接,所述陽極室與濾浸室之間通過質(zhì)子交換膜隔開,所述陰極、陽極室內(nèi)分別設(shè)有碳氈,且碳氈之間通過導線連接。
[0005]優(yōu)選的,所述質(zhì)子交換膜位于濾浸室內(nèi)的一面設(shè)有石棉網(wǎng)。所述導線為鈦絲導線。所述虹吸管為U型虹吸管。所述重金屬顆粒含有Cu元素或Fe元素或其組合。所述陰極室、濾浸室、陽極室分別設(shè)有用于排空其內(nèi)液體的排空孔。所述碳氈為石墨碳氈,所述石墨碳氈分別懸浮在陰極、陽極室內(nèi)。
[0006]本實用新型通過生物浸濾和微生物燃料電池的兩種原理作用,實現(xiàn)重金屬從礦化態(tài)到單質(zhì)態(tài)的一步式轉(zhuǎn)變。本實用新型的電池具有無需外加電源,反應過程清潔無污染等優(yōu)點,適合應用于濕法冶金、采礦等行業(yè)。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖對本實用新型進一步進行說明。
[0009]如圖1所示,本實用新型一實施例給出的微生物冶金電池,利用微生物燃料電池的原理以及微生物淋濾(MM)原理制成,所謂微生物林濾原理,即利用自然界中一些微生物的直接作用或其代謝產(chǎn)物的間接作用,產(chǎn)生氧化、還原、絡(luò)合、吸附或溶解作用,將固相中某些不溶性成分(如重金屬、硫及其他金屬)分離浸提出來,釋放出電子和質(zhì)子,電子依靠合適的電子傳遞介體在生物組分和陽極之間進行有效傳遞,并通過外電路傳遞到陰極形成電流。
[0010]微生物冶金電池從左到右依次設(shè)有陰極室1、濾浸室2和陽極室3,濾浸室2內(nèi)裝有含不可溶重金屬顆粒的液體,例如污泥或者礦石顆粒等,它們含有Cu元素或Fe元素或其組合。陽極室3內(nèi)設(shè)有含有機物的陽極液,例如生活污水等。陰極室I與濾浸室2通過U型虹吸管6相連接,陽極室3與濾浸室2之間通過質(zhì)子交換膜4隔開,陰極、陽極室3內(nèi)分別懸浮著石墨碳氈7作為電極,石墨碳氈7之間通過鈦絲導線8連接,石墨碳氈7可在陰極、陽極室內(nèi)自由移動,充分與陰極液、陽極液反應,而且還方便更換。
[0011]本實用新型的電池的啟動分為兩個方面:一是濾浸室2的接種馴化,二是陽極室3的接種馴化。其中,濾浸室2的接種馴化過程時間需求較長。裝有機物在陽極室3內(nèi)被微生物氧化,產(chǎn)生質(zhì)子和電子,產(chǎn)生的質(zhì)子穿過質(zhì)子交換膜4 (PEM膜)、石棉網(wǎng)進入濾浸室2,產(chǎn)生的電子經(jīng)鈦絲導線8傳遞到陰極室I ;濾浸室2內(nèi)污泥或礦石顆粒經(jīng)微生物濾浸作用釋放出Cu2+、Fe3+等重金屬離子,根據(jù)濃度擴散原理,重金屬離子進入濾浸室2的虹吸管6附近,經(jīng)過U型虹吸管6進入陰極室I ;進入陰極室I的電子和重金屬離子在石墨碳氈7上結(jié)合,被還原的金屬吸附在碳粘上。
[0012]上述陰極室1、陽極室3以及濾浸室2都設(shè)有排空孔,可以更換其中的反應液,為了防止懸浮的污泥或礦石顆粒進入陰極室,在PEM膜位于濾浸室內(nèi)的一面設(shè)有石棉網(wǎng)5。
[0013]以上的具體實施例僅用以舉例說明本實用新型的構(gòu)思,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的構(gòu)思下可以做出多種變形和變化,這些變形和變化均包括在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種微生物冶金電池,包括依次設(shè)置的陰極室、濾浸室、陽極室,所述陽極室內(nèi)設(shè)有含有機物的陽極液,所述濾浸室內(nèi)設(shè)有含不可溶重金屬顆粒的液體,其特征在于,所述陰極室與濾浸室通過虹吸管相連接,所述陽極室與濾浸室之間通過質(zhì)子交換膜隔開,所述陰極、陽極室內(nèi)分別設(shè)有碳氈,且碳氈之間通過導線連接。2.如權(quán)利要求1所述的電池,其特征在于,所述質(zhì)子交換膜位于濾浸室內(nèi)的一面設(shè)有石棉網(wǎng)。3.如權(quán)利要求1所述的電池,其特征在于,所述導線為鈦絲導線。4.如權(quán)利要求1所述的電池,其特征在于,所述虹吸管為U型虹吸管。5.如權(quán)利要求1至4任意一項所述的電池,其特征在于,所述重金屬顆粒含有Cu元素或Fe元素或其組合。6.如權(quán)利要求5所述的電池,其特征在于,所述陰極室、濾浸室、陽極室分別設(shè)有用于排空其內(nèi)液體的排空孔。7.如權(quán)利要求5所述的電池,其特征在于,所述碳氈為石墨碳氈,所述石墨碳氈分別懸浮在陰極、陽極室內(nèi)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種微生物冶金電池,包括依次設(shè)置的陰極室、濾浸室、陽極室,所述陽極室內(nèi)設(shè)有含有機物的陽極液,所述濾浸室內(nèi)設(shè)有含不可溶重金屬顆粒的液體,所述陰極室與濾浸室通過虹吸管相連接,所述陽極室與濾浸室之間通過質(zhì)子交換膜隔開,所述陰極、陽極室內(nèi)分別設(shè)有碳氈,且碳氈之間通過導線連接。本實用新型無污染,也不需要外接電源,可以實現(xiàn)重金屬從礦化態(tài)到單質(zhì)態(tài)的轉(zhuǎn)變。
【IPC分類】C22B3/18, H01M8/16
【公開號】CN204885295
【申請?zhí)枴緾N201520613999
【發(fā)明人】唐偉偉, 魏志紅
【申請人】深圳市東方祺勝實業(yè)有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月17日
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