[实用新型]一种光电催化和微生物燃料电池耦合体系反应器

说明书

本实用新型公开了一种光电催化和微生物燃料电池耦合体系反应器，包括外边框、反应室、垫片、开口、连接口、采样口、质子交换膜、底座、连接轴、插口、电极夹结构、夹体、尾柄、横柄、竖柄、连接孔和碳毡电极。通过在原有反应器基础上，设计了转动轴电极架，可同时安装3个碳毡电极，碳毡电极通过专有电极夹固定，并且连接轴通过电机做工可以带动碳毡电极转动，起到搅拌作用，使反应室水体环境更加真实，同时，每个碳毡电极均可以通过转动平均接收光照，有利于促进微生物生长和强氧化自由基的生成，促进体系的产电性能和污染物降解性能的提高。

技术领域

本实用新型涉及一种反应器，具体是一种光电催化和微生物燃料电池耦合体系反应器，属于反应器技术领域。

背景技术

近年来，多种技术手段的联合应用已成为污染物治理主要发展方向，将光电催化技术与微生物燃料电池技术耦合，利用微生物产电，促进强氧化自由基的生成，实现有机污染物的高效节能降解，受到研究者广泛关注。随着研究的不断深入，光电催化与微生物燃料电池耦合体系反应器的构型不断的多元化，根据反应器构型，大体可以分为双室和单室两大类。

电极是反应器的主要构件，发挥着至关重要的作用，影响着整个体系的性能。耦合体系中，在同一电极基底上同时附着微生物和修饰纳米半导体或贵金属等材料，可以制备原位耦合电极。然而，由于纳米半导体或贵金属的毒性作用目前已有报道，这对微生物会产生一定的危害，而微生物在纳米半导体或贵金属等材料表面的覆盖，会影响其对光的吸收，这些都会导致体系性能降低。

因此，更多的研究采用非原位多电极耦合，生物电极、光电极等都是独立和分离的，这种方式可以更好地发挥微生物和光电催化的作用，而多生物电极可以增加产电能力和微生物降解能力，多光电极可以增加强氧化自由基的产生，这些均可以有效增强体系对污染的处理和资源化利用。非原位耦合的多电极间需要通过导电材料进行连接和固定，目前研究中连接和固定方式比较单一，通常为平行排列组合，多用钛丝等导电材料简单连接，存在连接不方便、固定不稳定等问题，构建体系耦合效果难以保证。因此，针对上述问题提出一种光电催化和微生物燃料电池耦合体系反应器。

实用新型内容

本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提供一种光电催化和微生物燃料电池耦合体系反应器，通过转动轴电极架的设计，连接和固定多电极，且在运作过程中使反应室水体环境更加真实，同时，每个电极均可以通过转动平均接收光照，有利于促进微生物生长和强氧化自由基的生成，促进体系的产电性能和污染物降解性能的提高。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的，一种光电催化和微生物燃料电池耦合体系反应器，包括构建光电催化和微生物燃料电池耦合体系的反应装置，所述反应装置包括两反应室结构，两所述反应室结构之间设置有一质子交换膜，每个所述反应室结构中各设置有一个转轴电极架和三个电极夹结构；

所述反应室结构包括外边框，所述外边框一侧设置有一反应室，所述外边框另一侧贴合有一垫片，所述外边框上设置有一开口，且外边框四角位置处各设置有一连接口，所述反应室上设置有三个采样口；

所述转轴电极架包括一体底座，所述底座中活动设置有一连接轴，且底座对应连接轴一面设置有三个插口；

三个所述电极夹结构对应分别对应一插口位置，所述电极夹结构由夹体和尾柄组成，所述尾柄由横柄和竖柄组成，且横柄和竖柄的夹角相垂直，所述夹体的四角位置处设置有连接孔，且夹体中夹有碳毡电极；

由螺母依次穿过两外边框所对应的连接口连接，贴合两反应室，两转轴电极架中的连接轴贯穿对应采样口，伸出反应室外，且于电机相连，由外部电路可与电压电流监测系统相连接，横柄穿过电极夹结构中的其中一连接孔中，竖柄插入转轴电极架的插口内，夹体夹住碳毡电极，电机运作带动连接轴做工且带动碳毡电极转动，两反应室一个为阳极室，另一个为阴极室，质子由质子交换膜从阳极室到达阴极室，与外电路的电子转移构成回路。

优选的，所述外边框为长140 mm、宽140 mm和厚度为10mm的矩形结构，且为有机玻璃材质。