[发明专利]利用微生物燃料电池去除重金属或回收贵金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是利用微生物燃料电池从含有贵金属或重金属的废水中去除重金属或回收贵金属,并同时产电。

背景技术

汞是重金属中导致环境污染的最主要原因。汞主要以三种形式存在：单质汞，无机汞化合物和有机汞化合物。这三类汞的复合物被称为总汞。无机汞复合物包括亚汞盐Hg⁺和汞盐Hg²⁺及汞齐，有机汞主要是烷基汞复合物。所有形式的汞都有很强的毒性，但每种类型对人体的健康有不同的影响，特别是甲基汞和Hg₂Cl₂有可能会致癌症。汞及其复合物被广泛用于生产油漆、纸浆、造纸、石油炼制、电池制造及制药过程。如果排放的污水中含有汞离子会对周围的环境造成污染。汞会人为的直接或者通过食物链间接的排入水中，对人体健康造成严重损害。

处理含有汞等重金属废水的方法有：中和沉淀法、溶剂萃取法、膜分离法、吸附和离子交换法。中和沉淀法和溶剂萃取法由于会造成二次污染还需要进行后处理。离子交换法是常用的水处理方法但是他有个缺点就是会吸附水中的矿物质。(Suh Jeongho,Seo Myunggyo,Kwak Youngkyu,Kang Shinmook,Noh Jongsoo,Lee Kookeui,and Choi Yoonchan,Korean Journal of Environmental Hygienic Society,1998,24(1),98).

为进一步完善废水处理过程，人们开始利用生物吸附的方法从自来水、地下水及废水中去除重金属或回收稀有贵金属，这种方法具有很高的技术发展潜力，并且有望成为一种很有前途的从废水中去除重金属的方法(Choi,Ikwon,“The production and its effect of adsorption material of heavy metal using seaweeds,”Master Thesis,Sooncheon University,2004)。特别是随着技术发展，利用藻类和细菌作为重金属吸附材料，与传统的吸附材料如活性炭相比，具有良好的选择性和高效性。生物吸附材料的广泛应用及全球市场化归因于重金属易于被由多糖、蛋白质和脂肪构成的微生物的细胞壁上的羧酸盐、硫酸胲、磷酸盐和氨基配体所吸附。并且生物吸附材料可以很容易从发酵过程或废水处理中的废弃生物质中获得，由于不需要通过附加处理就可以获得，所以非常经济。微生物对重金属特别的吸附选择性取决于微生物的种类，这就使得利用他们处理工业废水中的有毒重金属或回收稀有贵金属变为可能(Suh Jeongho,Seo Myunggyo,Kang Shinmook,Lee Kookeui,Choi Yoonchan,Cho Jeongkoo,and Kim Euiyong,Korean Journal of Environmental Hygienic Society,1997,23(4),21)。

最近开始利用微生物燃料电池净化废水和沉积物，因为其中的微生物分解有机物过程中产生的电子将被传送到阴极部位并产生电压。例如，韩国公开号为10-200300038240（2003.05.16）的专利发表了利用低营养的电化学活性微生物测量生化需氧量，并且发布了用这种微生物测量低浓度的生化需氧量的方法。同时，韩国公开号为10-2008-0066460（2008.07.16）的专利发表了一种装置，通过限制了利用微生物燃料电池反应器内部的微生物从废水中的有机材料分解过程中传送能量的微生物的生长来减少污泥产量。另一个专利号为10-2010-0137766（2010.12.31）的韩国专利发表了通过在湖底部的沉积物安装负极和湖表面安装正极利用微生物间接氧化沉积物中的有机物的微生物燃料电池，同时还可以减少温室效应。然而，还没有利用微生物燃料电池去除重金属和回收贵金属的相关技术报道。

前面所述的重金属的去除方法有处理费用高，并且会产生有害副产物的缺点，相比较微生物燃料电池具有利用有机废物去除重金属或回收贵金属并同时产电的优点，它可以自然的从废水中去除有机物。此外作为电化学方法，微生物燃料电池具有将污水中的重金属离子降低到一个非常低的水平（ppb级）并且不会造成二次污染的能力。它是一种新的值的关注而且可持续发展的方法。微生物燃料电池技术在废水处理和发电方面都是一种很有希望的技术。（Cheng,S.A.,Dempsey,B.A.,Logan,B.E.,Environ Sci Technol.2007,4,8149)。

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