申请日2013.06.08
公开(公告)日2013.08.28
IPC分类号C02F1/469; C02F9/14
摘要
本发明涉及一种无需外加电源的微生物燃料电池驱动的电吸附同时处理多种废水的装置及方法。这个装置主要由电吸附单元、微生物燃料电池(MFCs)和外接电阻组成。MFCs在处理有机废水同时能够产生电能，所产生的电能可用于电吸附单元从而实现酚类化合物等难降解有机污染物的高效电吸附。与常规吸附相比，该装置可有效提高污染物的吸附容量，性能与外加电源的普通电吸附相近，但该装置无需外加电源，从而节约了处理成本，同时又可以借助MFCs实现其他废水的处理，能同时实现多种废水的高效处理，具有较好的应用前景。
权利要求书
1.一种无需外加电源的微生物燃料电池驱动的电吸附处理废水的装置，包括电吸附单元、微生物燃料电池(MFCs)和一个外电阻;电吸附单元主要包括池体、阴极和阳极组成;MFCs为电吸附单元提供电能，并通过导线与外阻连接。
2.根据权利要求1所述无需外加电源的微生物燃料电池驱动的电吸附处理废水的装置，其特征在于电吸附阳极为多孔性的碳质材料，阴极为导电性较好的金属材料。
3.根据权利要求1所述无需外加电源的微生物燃料电池驱动的电吸附处理废水的装置，其特征在于MFCs单元可以为1、2或多个MFCs的串联或并联。
4.一种无需外加电源的微生物燃料电池驱动的电吸附处理废水的方法，其特征是电吸附单元中以金属材料为阴极，以多孔性碳质材料为阳极。MFCs的阴阳极与电吸附的阳极和阴极相连，向电吸附单元供电。在MFCs稳定运行易生物降解废水处理后(废水的COD可在500～5000mg/L之间)，将待处理的难降解有机废水加入电吸附单元，并加入含盐0.001～0.1M的电解质进行处理，控制电流0.1～5mA。
说明书
一种无需外加电源的电吸附处理废水装置及方法
技术领域
本发明属于新能源与环境工程技术领域，涉及无需外加电源的电吸附处理废水的装置及方法。
背景技术
微生物燃料电池(MFCs)是一种能够将有机物转化为电能的新型装置，阳极室中的有机物在微生物的作用下，被氧化产生质子和电子，电子然后转移到阳极，通过外电路到达阴极;质子从阳极室中透过质子交换膜到达阴极室，在阴极表面，电子、质子以及电子受体(通常是氧气)在阴极催化剂的帮助下反应生成水。虽然MFCs能够同时进行废水的处理和电能的产生，但是目前其很难应用于实际，主要是由于低的产电量和较高的运行成本。因此，对于MFCs新功能的开发，目前已经越来越受到关注。电吸附(Electrosorption)技术是近些年来发展起来的一种新型的废水处理技术，对于有机污染物和无机离子均具有较好的去除效果。电吸附法主要是在电吸附阳极和阴极之间施加一定的电压，溶液中的离子或极化的有机分子能够在电场的作用下，朝着带相反电荷的电极迁移，在电极表面的双电层中富集，从而实现离子和有机分子的去除。尽管电吸附通常所需要的电压是较低的，但是它仍然是需要外加电源的，因此就会产生一定量的能耗。而MFCs(1，2或多个串联)是完全能够满足电吸附的电压需要的，这就使得电吸附在没有外加电能供应的条件下实现污染物的去除。这对于减轻能源危机、低耗高效处理废水具有很好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是以微生物燃料电池产生的电能为驱动实现无需外加电源的电吸附处理废水的装置及方法。
本发明的废水处理装置，主要包括电吸附单元、微生物燃料电池和外电阻。电吸附单元主要包括池体、阴极和阳极组成，可用于苯酚等难降解有机污染物去除;阴极为导电性较好金属材料，阳极为多孔性的碳质材料;MFCs、电吸附单元以及外阻通过导线相连。MFCs利用生活污水等易生物降解废水作为底物，将其转化为电能并不断地向电吸附单元提供电能。
该装置处理废水的过程如下：将含一定浓度电解液(0.001～0.1M)的有机废水加入到电吸附单元中;将一定量的废水(COD500～5000mg/L)加入到已经驯化好的MFCs中，然后将MFCs的阴阳极与电吸附的阴阳极对应相连，让MFCs作为电吸附的电源。这就实现了无外电能输入下多种废水的同时去除。
本发明具有以下的突出特点和有益效果：
(1)本装置巧妙的将电吸附与MFCs结合在一起，使得电吸附单元在无外加电源的条件下良好的运行。以MFCs作为电吸附的电源可以大大的降低电吸附的能耗，从而节约了能源。
(2)能够实现电吸附单元、MFCs中分别去除多种废水。
