公布日：2023.06.23
申请日：2023.02.14
分类号：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I
摘要
本发明提供一种厨余废油产电同步回收废水中金属的方法。本发明利用双室微生物燃料电池进行厨余废油产电同步回收废水中金属，其中，向阳极室接种厌氧污泥并加入预处理后的厨余废油，向阴极室加入含金属离子的废水。本发明利用双室微生物燃料电池处理厨余废油能够持续产生稳定的电压，同时回收废水中金属。本发明降低了厨余废油中COD的同时，并有效处理了含金属离子的废水，缓解了厨余废油与含金属离子废水的处理压力，降低了成本，同时也降低了二次污染的风险。本发明还具有安全环保、操作简单、产电周期长等优势。
权利要求书
1.一种厨余废油产电同步回收废水中金属的方法，其特征在于，利用双室微生物燃料电池进行厨余废油产电同步回收废水中金属，其中，向阳极室接种厌氧污泥并加入预处理后的厨余废油，向阴极室加入含金属离子的废水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述厨余废油进行预处理的方法包括：对所述厨余废油进行加热、冷却和过滤。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述厨余废油进行预处理的方法包括：使所述厨余废油与活性白土进行吸附反应，之后对其进行抽滤。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，对所述厨余废油进行预处理的方法为：对所述厨余废油进行加热、冷却和过滤得到预处理废油，然后将所述预处理废油与活性白土进行吸附反应，之后对其进行抽滤。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预处理废油与所述活性白土的质量比为(2～3)：20。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述吸附反应的时间为40min～50min；和/或，所述吸附反应的温度为100℃～120℃。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，采用孔径为0.30μm～0.65μm的滤膜进行所述抽滤。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述双室微生物燃料电池运行的同时，所述预处理后的厨余废油在所述阳极室进行水解酸化。
9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，所述阳极室设有搅拌装置。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含金属离子的废水为含铜离子的废水。
发明内容
本发明提供一种安全环保、整个过程操作简单且成本较低的厨余废油产电同步回收废水中金属的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种厨余废油产电同步回收废水中金属的方法，利用双室微生物燃料电池进行厨余废油产电同步回收废水中离子，其中，向阳极室接种厌氧污泥并加入预处理后的厨余废油，向阴极室加入含金属离子的废水。
微生物燃料电池阳极室通入厨余废油并接种厌氧污泥，阴极室通入含金属离子废水，启动微生物燃料电池，厌氧污泥中的产电微生物通过自身代谢作用，将预处理后的厨余废油氧化并释放质子和电子，电子被介体传递至阳极表面，使阳极接收电子发生还原反应，同时电子也通过外电路传递至阴极从而形成有效电流，质子则通过微生物燃料电池中的质子交换膜传递至阴极，阴极接收从阳极传递过来的质子和电子，使阴极表面发生还原反应，从而形成闭合回路，产生稳定电压，并且达到回收废水中金属的目的。
优选地，所述预处理后的厨余废油与厌氧污泥的投料体积比为1:0.8～1.2，优选为1:0.9～1.1。
优选地，所述厌氧污泥取自附近的污水处理厂，取回后将其依次经过若干次沉淀和淘洗后得到浓缩污泥，将浓缩污泥投入阳极室，并投入预处理后的厨余废油对污泥进行厌氧培养驯化15～20d，获得所述厌氧污泥。
根据一种实施方式，对所述厨余废油进行预处理的方法包括：对所述厨余废油进行加热、冷却和过滤。
根据另一种实施方式，对所述厨余废油进行预处理的方法包括：使所述厨余废油与活性白土进行吸附反应，之后对其进行抽滤。
根据一种具体且优选实施方式，对所述厨余废油进行预处理的方法为：对所述厨余废油进行加热、冷却和过滤得到预处理废油，然后将所述预处理废油与活性白土进行吸附反应，之后对其进行抽滤。
优选地，所述预处理废油与所述活性白土的质量比为(2～3)：20，例如2：20、2.2：20、2.4：20、2.6：20、2.8：20。
进一步优选地，所述预处理废油与所述活动白土的质量比为(2.5～3)：20。
优选地，所述吸附反应的时间为40min～50min，例如42min、44min、46min、48min。
进一步优选地，述吸附反应的时间为45min～50min。
优选地，所述吸附反应的温度为100℃～120℃，例如105℃、108℃、110℃、115℃、118℃。
进一步优选地，所述吸附反应的温度为110℃～120℃。
优选地，采用孔径为0.30μm～0.65μm的滤膜进行所述抽滤。
进一步优选地，采用孔径为0.45μm的滤膜进行所述抽滤。
优选地，所述预处理后的厨余废油与缓冲组份混合后通入所述阳极室。
优选地，在所述双室微生物燃料电池运行同时，所述预处理后的厨余废油在所述阳极室进行水解酸化。
优选地，所述阳极室设有搅拌装置。
进一步优选地，所述搅拌装置的搅拌叶位于所述阳极室的底部。
优选地，所述含金属离子的废水为含铜离子的废水。
进一步优选地，所述含铜离子的废水中铜离子的含量为0.3g/L～0.6g/L，例如0.4g/L，0.5g/L，0.6g/L等。
优选地，所述双室微生物燃料电池(双室MFC)的阳极室内的阳极以及阴极室内的阴极上分别裹有一层碳布，所述碳布处理过程如下：
A1、裁剪两块所需尺寸的碳布；
A2、采用去离子水将碳布冲洗干净；
A3、将冲洗后的碳布浸入甲醇溶液中；
A4、浸泡后用去离子水进行冲洗；
A5、将碳布放入440～460℃马弗炉灼烧25～35min，取出后冷却；
A6、将A型环氧树脂胶和B型环氧树脂胶按照体积比1：0.8～1.2的量混合均匀制得的环氧树脂胶，然后采用环氧树脂胶将阳极和阴极分别与碳布粘合，最终进行风干固定。
优选地，所述双室MFC的阴极室与阳极室采用质子交换膜隔开，质子交换膜的处理过程如下：
B1、将质子交换膜在75～85℃的2～4wt％过氧化氢溶液中浸泡1～2h；
B2、用75～85℃的去离子水冲洗3～5次；
B3、再将质子交换膜放入75～85℃的硫酸溶液中浸泡1～2h；
B4、用75～85℃的去离子水冲洗3～5次；
B5、将质子交换膜放在去离子水中密封保存，当需要使用质子交换膜时，将封存的质子交换膜取出并在空气中自然风干。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明利用双室微生物燃料电池处理厨余废油能够持续产电，且同时回收废水中金属。本发明降低了厨余废油中COD的同时，并有效处理了含金属离子的废水，缓解了厨余废油与含金属离子废水的处理压力，降低了成本，同时也降低了二次污染的风险。本发明还具有安全环保、操作简单、产电周期长等优势。
（发明人：兰华春;郭盛楠;鞠佳伟;刘会娟）
