申请日2011.07.26
公开(公告)日2012.04.11
IPC分类号C02F3/34; C02F3/28
摘要
一种集CO2转化、污水处理于一体的微生物电解池，包括电解池壳体，在电解池壳体内设置有将电解池壳体分隔为阳极室和阴极室的阴/阳离子交换膜，盛放待处理污水的阳极室和阴极室内分别设置有与外接电源相连接的阳极和阴极，阴极室内还设置有用于控制阴极电位的参比电极，阴极室的上端开设有阴极产物出口，所述的阳极室通过导气管与阴极室相连通。本发明将废水注入阳极室室内作为各微生物生长的营养源，在室温下，微生物对废水中的有机物进行分解代谢，进而实现废水处理过程。CO2捕获与转化：阳极释放的CO2通过导气管道进入阴极室，在阴极室细菌的催化作用下，实现CO2捕获以及向CH4的转化。
权利要求书
1.一种集CO2转化、污水处理于一体的微生物电解池，其特征在于： 包括电解池壳体(6)，在电解池壳体(6)内设置有将电解池壳体(6)分隔 为阳极室(9)和阴极室(7)的阴/阳离子交换膜(8)，盛放待处理污水的阳 极室(9)和阴极室(7)内分别设置有与外接电源(1)相连接的阳极(10) 和阴极(5)，阴极室(7)内还设置有用于控制阴极电位的参比电极(4)，阴 极室(7)的上端开设有阴极产物出口(3)，所述的阳极室(9)通过导气管 (2)与阴极室(7)相连通。
2.根据权利要求1所述的集CO2转化、污水处理于一体的微生物电解 池，其特征在于：所述的电解池壳体(6)采用透明材质的有机玻璃、玻璃或 石英制成。
3.根据权利要求1所述的集CO2转化、污水处理于一体的微生物电解 池，其特征在于：为保持阴极电位为-0.25V～-0.35V(相对于Ag/AgCl(饱和 氯化钾)参比电极)，所述的外接电源1为1.0V～1.4V的恒压电源。
4.根据权利要求1所述的集CO2转化、污水处理于一体的微生物电解 池，其特征在于：所述的阴极(5)，阳极(10)均采用碳布作为电极材料， 且在阴极(5)上附着有产甲烷细菌，阳极(10)上附着有厌氧产电细菌，阴 极(5)和阳阴(10)均采用钛丝或者铂丝与外接电源相连。
5.根据权利要求1所述的集CO2转化、污水处理于一体的微生物电解 池，其特征在于：所述的参比电极(4)为(Ag/AgCl(饱和氯化钾))参比 电极。
说明书
一种集CO2转化、污水处理于一体的微生物电解池
技术领域
本发明属于生物电池与环境、二氧化碳捕获利用的交叉领域，具体涉及 一种集CO2转化、污水处理于一体的微生物电解池。
背景技术
化石燃料在过去一个世纪为工业和经济的发展发挥了巨大的作用，然而 化石燃料作为主要的能源，燃烧所释放出的温室气体(主要为CO2)对气候 的影响问题日益突出。全球大气中CO2浓度已经从工业化前的约280ppm增 加到了2005年的379ppm。2005年大气CO2浓度值已经远远超出了根据冰芯 记录得到的六十五万年以来浓度的自然变化范围(180-330ppm)。尽管大气 CO2浓度的增长速率存在年际变率，其在近十年中(1995年-2005年平均; 每年1.9ppm)的增长率，比有连续直接大气观测以来(1960年-2005年平均; 每年1.4ppm)的增长速率更高。
随着CO2减排以及环境、能源问题在生产中的重要性逐步提高，发展结 合环境污染控制、能量回收以及CO2减排的技术是生产发展中迫切需要的。 近年来，在污水处理行业兴起的新技术——微生物电解池(microbial electrolysis cell，简称MEC)技术，作为污水处理的新工艺，引起国内外的 广泛的关注。微生物电解池(MEC)在处理废水的同时可进行不同形式能量 (可燃气体)的回收，是一种兼顾环境、能源问题的新工艺，但其不足之处 在于处理废水和能量回收的同时，阳极仍然会向大气释放CO2，不符合CO2减排的理念，也不能实现CO2的有效利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够在实现污水处理、捕捉CO2的同时，实 现CO2向CH4转化的集CO2转化、污水处理于一体的微生物电解池。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括电解池壳体，在电解 池壳体内设置有将电解池壳体分隔为阳极室和阴极室的阴/阳离子交换膜，盛 放待处理污水的阳极室和阴极室内分别设置有与外接电源相连接的阳极和阴 极，阴极室内还设置有用于控制阴极电位的参比电极，阴极室的上端开设有 阴极产物出口，所述的阳极室通过导气管与阴极室相连通。
本发明的电解池壳体采用透明材质的有机玻璃、玻璃或石英制成。
为保持阴极电位为-0.25V～-0.35V(相对于Ag/AgCl(饱和氯化钾)参比 电极)，所述的外接电源1为1.0V～1.4V的恒压电源。
所述的阴极，阳极均采用碳布作为电极材料，且在阴极上附着有产甲烷 细菌，阳极上附着有厌氧产电细菌，阴极和阳阴均采用钛丝或者铂丝与外接 电源相连。
所述的参比电极为(Ag/AgCl(饱和氯化钾))参比电极。
本发明的微生物电解池在进行CO2捕获、向CH4转化的基础上，同时可 进行污水处理。易于实现且便于操作，有望取代传统的污水生物处理环节。
废水处理：将废水注入阳极室室内作为各微生物生长的营养源，在室温 下，微生物对废水中的有机物进行分解代谢，进而实现废水处理过程。
CO2捕获与转化：阳极释放的CO2通过导气管道进入阴极室，在阴极室 细菌的催化作用下，实现CO2捕获以及向CH4的转化。
