[实用新型]一种微生物冶金电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及微生物冶金电池。

背景技术

电池是一种常见的日常生活用品，电池有很多种，有可充电的锂离子电池、镍氢电池等，以及不可充电的锌锰干电池，锂原电池等。不可充电的电池用过之后容易造成环境污染，可充电电池虽然可以反复利用，但是随着充电次数的累加，电力越来越小，废弃之后还是会造成环境污染，而大自然中本身就已经存在很多重金属污染了。

为了解决污染问题，出现了新的微生物燃料电池，其使用微生物消耗有机物过程中产生电子和H+，电子被传导至阴极与电子受体结合，氢离子穿过质子交换膜（PEM）补充阴极室阳离子缺失，整个闭合过程可以产电，又可以达到有机物去除的目的。可是，微生物燃料电池虽然已经实现了对铁、锰、铬、铜等重金属的离子或氧化酸根离子的还原。但是究其根本，阴极还原的只是可溶状态的物质，对非可溶状态却无能为力，存在一定的局限性。

发明内容

本实用新型为了解决现有的问题，提供一种微生物冶金电池，包括依次设置的阴极室、滤浸室、阳极室，所述阳极室内设有含有机物的阳极液，所述滤浸室内设有含不可溶重金属颗粒的液体，所述阴极室与滤浸室通过虹吸管相连接，所述阳极室与滤浸室之间通过质子交换膜隔开，所述阴极、阳极室内分别设有碳毡，且碳毡之间通过导线连接。

优选的，所述质子交换膜位于滤浸室内的一面设有石棉网。所述导线为钛丝导线。所述虹吸管为U型虹吸管。所述重金属颗粒含有Cu元素或Fe元素或其组合。所述阴极室、滤浸室、阳极室分别设有用于排空其内液体的排空孔。所述碳毡为石墨碳毡，所述石墨碳毡分别悬浮在阴极、阳极室内。

本实用新型通过生物浸滤和微生物燃料电池的两种原理作用，实现重金属从矿化态到单质态的一步式转变。本实用新型的电池具有无需外加电源，反应过程清洁无污染等优点，适合应用于湿法冶金、采矿等行业。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步进行说明。

如图1所示，本实用新型一实施例给出的微生物冶金电池，利用微生物燃料电池的原理以及微生物淋滤（MM）原理制成，所谓微生物林滤原理，即利用自然界中一些微生物的直接作用或其代谢产物的间接作用，产生氧化、还原、络合、吸附或溶解作用，将固相中某些不溶性成分（如重金属、硫及其他金属）分离浸提出来，释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路传递到阴极形成电流。

微生物冶金电池从左到右依次设有阴极室1、滤浸室2和阳极室3，滤浸室2内装有含不可溶重金属颗粒的液体，例如污泥或者矿石颗粒等，它们含有Cu元素或Fe元素或其组合。阳极室3内设有含有机物的阳极液，例如生活污水等。阴极室1与滤浸室2通过U型虹吸管6相连接，阳极室3与滤浸室2之间通过质子交换膜4隔开，阴极、阳极室3内分别悬浮着石墨碳毡7作为电极，石墨碳毡7之间通过钛丝导线8连接，石墨碳毡7可在阴极、阳极室内自由移动，充分与阴极液、阳极液反应，而且还方便更换。

本实用新型的电池的启动分为两个方面：一是滤浸室2的接种驯化，二是阳极室3的接种驯化。其中，滤浸室2的接种驯化过程时间需求较长。装有机物在阳极室3内被微生物氧化，产生质子和电子，产生的质子穿过质子交换膜4（PEM膜）、石棉网进入滤浸室2，产生的电子经钛丝导线8传递到阴极室1；滤浸室2内污泥或矿石颗粒经微生物滤浸作用释放出Cu2+、Fe3+等重金属离子，根据浓度扩散原理，重金属离子进入滤浸室2的虹吸管6附近，经过U型虹吸管6进入阴极室1；进入阴极室1的电子和重金属离子在石墨碳毡7上结合，被还原的金属吸附在碳粘上。

上述阴极室1、阳极室3以及滤浸室2都设有排空孔，可以更换其中的反应液，为了防止悬浮的污泥或矿石颗粒进入阴极室，在PEM膜位于滤浸室内的一面设有石棉网5。

以上的具体实施例仅用以举例说明本实用新型的构思，本领域的普通技术人员在本实用新型的构思下可以做出多种变形和变化，这些变形和变化均包括在本实用新型的保护范围之内。