公布日：2023.06.23
申請日：2023.02.14
分類(lèi)號：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I
摘要
本發(fā)明提供一種廚余廢油產(chǎn)電同步回收廢水中金屬的方法。本發(fā)明利用雙室微生物燃料電池進(jìn)行廚余廢油產(chǎn)電同步回收廢水中金屬，其中，向陽(yáng)極室接種厭氧污泥并加入預處理后的廚余廢油，向陰極室加入含金屬離子的廢水。本發(fā)明利用雙室微生物燃料電池處理廚余廢油能夠持續產(chǎn)生穩定的電壓，同時(shí)回收廢水中金屬。本發(fā)明降低了廚余廢油中COD的同時(shí)，并有效處理了含金屬離子的廢水，緩解了廚余廢油與含金屬離子廢水的處理壓力，降低了成本，同時(shí)也降低了二次污染的風(fēng)險。本發(fā)明還具有安全環(huán)保、操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)電周期長(cháng)等優(yōu)勢。
權利要求書(shū)
1.一種廚余廢油產(chǎn)電同步回收廢水中金屬的方法，其特征在于，利用雙室微生物燃料電池進(jìn)行廚余廢油產(chǎn)電同步回收廢水中金屬，其中，向陽(yáng)極室接種厭氧污泥并加入預處理后的廚余廢油，向陰極室加入含金屬離子的廢水。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述廚余廢油進(jìn)行預處理的方法包括：對所述廚余廢油進(jìn)行加熱、冷卻和過(guò)濾。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述廚余廢油進(jìn)行預處理的方法包括：使所述廚余廢油與活性白土進(jìn)行吸附反應，之后對其進(jìn)行抽濾。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，對所述廚余廢油進(jìn)行預處理的方法為：對所述廚余廢油進(jìn)行加熱、冷卻和過(guò)濾得到預處理廢油，然后將所述預處理廢油與活性白土進(jìn)行吸附反應，之后對其進(jìn)行抽濾。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述預處理廢油與所述活性白土的質(zhì)量比為(2～3)：20。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述吸附反應的時(shí)間為40min～50min；和/或，所述吸附反應的溫度為100℃～120℃。
7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，采用孔徑為0.30μm～0.65μm的濾膜進(jìn)行所述抽濾。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述雙室微生物燃料電池運行的同時(shí)，所述預處理后的廚余廢油在所述陽(yáng)極室進(jìn)行水解酸化。
9.根據權利要求1或8所述的方法，其特征在于，所述陽(yáng)極室設有攪拌裝置。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述含金屬離子的廢水為含銅離子的廢水。
發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種安全環(huán)保、整個(gè)過(guò)程操作簡(jiǎn)單且成本較低的廚余廢油產(chǎn)電同步回收廢水中金屬的方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供一種廚余廢油產(chǎn)電同步回收廢水中金屬的方法，利用雙室微生物燃料電池進(jìn)行廚余廢油產(chǎn)電同步回收廢水中離子，其中，向陽(yáng)極室接種厭氧污泥并加入預處理后的廚余廢油，向陰極室加入含金屬離子的廢水。
微生物燃料電池陽(yáng)極室通入廚余廢油并接種厭氧污泥，陰極室通入含金屬離子廢水，啟動(dòng)微生物燃料電池，厭氧污泥中的產(chǎn)電微生物通過(guò)自身代謝作用，將預處理后的廚余廢油氧化并釋放質(zhì)子和電子，電子被介體傳遞至陽(yáng)極表面，使陽(yáng)極接收電子發(fā)生還原反應，同時(shí)電子也通過(guò)外電路傳遞至陰極從而形成有效電流，質(zhì)子則通過(guò)微生物燃料電池中的質(zhì)子交換膜傳遞至陰極，陰極接收從陽(yáng)極傳遞過(guò)來(lái)的質(zhì)子和電子，使陰極表面發(fā)生還原反應，從而形成閉合回路，產(chǎn)生穩定電壓，并且達到回收廢水中金屬的目的。
優(yōu)選地，所述預處理后的廚余廢油與厭氧污泥的投料體積比為1:0.8～1.2，優(yōu)選為1:0.9～1.1。
優(yōu)選地，所述厭氧污泥取自附近的污水處理廠(chǎng)，取回后將其依次經(jīng)過(guò)若干次沉淀和淘洗后得到濃縮污泥，將濃縮污泥投入陽(yáng)極室，并投入預處理后的廚余廢油對污泥進(jìn)行厭氧培養馴化15～20d，獲得所述厭氧污泥。
根據一種實(shí)施方式，對所述廚余廢油進(jìn)行預處理的方法包括：對所述廚余廢油進(jìn)行加熱、冷卻和過(guò)濾。
根據另一種實(shí)施方式，對所述廚余廢油進(jìn)行預處理的方法包括：使所述廚余廢油與活性白土進(jìn)行吸附反應，之后對其進(jìn)行抽濾。
根據一種具體且優(yōu)選實(shí)施方式，對所述廚余廢油進(jìn)行預處理的方法為：對所述廚余廢油進(jìn)行加熱、冷卻和過(guò)濾得到預處理廢油，然后將所述預處理廢油與活性白土進(jìn)行吸附反應，之后對其進(jìn)行抽濾。
優(yōu)選地，所述預處理廢油與所述活性白土的質(zhì)量比為(2～3)：20，例如2：20、2.2：20、2.4：20、2.6：20、2.8：20。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述預處理廢油與所述活動(dòng)白土的質(zhì)量比為(2.5～3)：20。
優(yōu)選地，所述吸附反應的時(shí)間為40min～50min，例如42min、44min、46min、48min。
進(jìn)一步優(yōu)選地，述吸附反應的時(shí)間為45min～50min。
優(yōu)選地，所述吸附反應的溫度為100℃～120℃，例如105℃、108℃、110℃、115℃、118℃。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述吸附反應的溫度為110℃～120℃。
優(yōu)選地，采用孔徑為0.30μm～0.65μm的濾膜進(jìn)行所述抽濾。
進(jìn)一步優(yōu)選地，采用孔徑為0.45μm的濾膜進(jìn)行所述抽濾。
優(yōu)選地，所述預處理后的廚余廢油與緩沖組份混合后通入所述陽(yáng)極室。
優(yōu)選地，在所述雙室微生物燃料電池運行同時(shí)，所述預處理后的廚余廢油在所述陽(yáng)極室進(jìn)行水解酸化。
優(yōu)選地，所述陽(yáng)極室設有攪拌裝置。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述攪拌裝置的攪拌葉位于所述陽(yáng)極室的底部。
優(yōu)選地，所述含金屬離子的廢水為含銅離子的廢水。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述含銅離子的廢水中銅離子的含量為0.3g/L～0.6g/L，例如0.4g/L，0.5g/L，0.6g/L等。
優(yōu)選地，所述雙室微生物燃料電池(雙室MFC)的陽(yáng)極室內的陽(yáng)極以及陰極室內的陰極上分別裹有一層碳布，所述碳布處理過(guò)程如下：
A1、裁剪兩塊所需尺寸的碳布；
A2、采用去離子水將碳布沖洗干凈；
A3、將沖洗后的碳布浸入甲醇溶液中；
A4、浸泡后用去離子水進(jìn)行沖洗；
A5、將碳布放入440～460℃馬弗爐灼燒25～35min，取出后冷卻；
A6、將A型環(huán)氧樹(shù)脂膠和B型環(huán)氧樹(shù)脂膠按照體積比1：0.8～1.2的量混合均勻制得的環(huán)氧樹(shù)脂膠，然后采用環(huán)氧樹(shù)脂膠將陽(yáng)極和陰極分別與碳布粘合，最終進(jìn)行風(fēng)干固定。
優(yōu)選地，所述雙室MFC的陰極室與陽(yáng)極室采用質(zhì)子交換膜隔開(kāi)，質(zhì)子交換膜的處理過(guò)程如下：
B1、將質(zhì)子交換膜在75～85℃的2～4wt％過(guò)氧化氫溶液中浸泡1～2h；
B2、用75～85℃的去離子水沖洗3～5次；
B3、再將質(zhì)子交換膜放入75～85℃的硫酸溶液中浸泡1～2h；
B4、用75～85℃的去離子水沖洗3～5次；
B5、將質(zhì)子交換膜放在去離子水中密封保存，當需要使用質(zhì)子交換膜時(shí)，將封存的質(zhì)子交換膜取出并在空氣中自然風(fēng)干。
與現有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明利用雙室微生物燃料電池處理廚余廢油能夠持續產(chǎn)電，且同時(shí)回收廢水中金屬。本發(fā)明降低了廚余廢油中COD的同時(shí)，并有效處理了含金屬離子的廢水，緩解了廚余廢油與含金屬離子廢水的處理壓力，降低了成本，同時(shí)也降低了二次污染的風(fēng)險。本發(fā)明還具有安全環(huán)保、操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)電周期長(cháng)等優(yōu)勢。
（發(fā)明人：蘭華春;郭盛楠;鞠佳偉;劉會(huì )娟）
