[发明专利]固定废气中二氧化碳生成有机物产品同时处理污水的微生物电化学反应器及方法

摘要

本发明公开了一种固定废气中二氧化碳生成有机物产品同时处理污水的微生物电化学反应器及方法，微生物电化学反应器包括依次设置的微生物产电室、微生物合成室和CO2固定室；设置在微生物产电室与微生物合成室之间的阳离子交换膜和设置在微生物合成室和CO2固定室之间的阴离子交换膜；对应设置在微生物产电室、微生物合成室和CO2固定室内的微生物产电电极、微生物合成电极和Cu2O电极，微生物产电电极与微生物合成电极和Cu2O电极分别构成回路；以及连接至CO2固定室的气泵和pH在线调控装置。本发明能够固定工业尾气中的二氧化碳生成异丁醇和3‑甲基‑1‑丁醇同时降解污水。

主权项

一种利用微生物电化学反应器同时处理工业废气和污水的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在CO2固定室中装配碳酸钠溶液、微生物合成室内装配电解液溶液、微生物产电室内装配待处理污水，微生物产电室和微生物合成室内分别培养微生物；所述电解液配方为：1～1.5g/l(NH4)2SO4，0.5～1g/l KH2PO4，6.8～7g/l NaHPO4，0.2～0.3g/l MgSO4‑7H2O，20～25mg/l FeSO4‑7H2O，4～6mg/l CaSO4‑2H2O，100～150ug/l盐酸硫胺素，1～1.5ml/L SL7金属溶液；(2)向CO2固定室中连续通入工业尾气，同时将微生物产电室与CO2固定室构成回路，外加电压使Cu2O电极上产生负电势，持续5～10小时；Cu2O电极上所加的负电势为‑0.65～‑0.85V；微生物合成电极上所加的负电势为‑0.9～‑1.3V，工业尾气的通入速率为1～2L/min·L；(3)断开微生物产电室与CO2固定室所构成的回路，将微生物产电室与微生物合成室构成回路，外加电压使微生物合成电极上产生负电势，持续12‑36h；步骤(2)和(3)循环进行；所述工业尾气为焚烧厂尾气、火电厂尾气或炼钢厂废气；所述微生物合成室内的挂膜微生物为Ralstonia eutropha H16工程菌；所述微生物产电室内的挂膜微生物为产电菌；所述微生物电化学反应器包括反应室，所述反应室内由阳离子交换膜和阴离子交换膜依次分隔为微生物产电室、微生物合成室和CO2固定室；所述微生物产电室、微生物合成室和CO2固定室内分别对应设置微生物产电电极、微生物合成电极和Cu2O电极，所述微生物产电电极与微生物合成电极之间及微生物产电电极与Cu2O电极之间分别构成回路；所述CO2固定室连接有气泵和pH在线调控装置；所述微生物合成电极和微生物产电电极的材料均为石墨棒，石墨板，碳毡，碳刷或者石墨烯；所述Cu2O电极由如下方法制备：(1)在磷酸溶液中以钛电极为阴极、晶体铜薄片为阳极，电解抛光；(2)抛光后的晶体铜薄片洗净后在惰性气体中干燥；(3)干燥后的晶体铜薄片在空气氛围下加热至300～500℃，持续10～18h，加热完毕后，自然冷却至室温即得。