。
[0033]進(jìn)一步優(yōu)選，所述的生活污水pH在5-9之間，pH過酸或過堿會(huì)影響微生物降解有機(jī)物。
[0034]進(jìn)一步優(yōu)選，所述的生活污水富含可生物降解的有機(jī)物，有機(jī)物濃度過低則電子供體較少，從而使得產(chǎn)電性能較差；有機(jī)物若不可生化則不能通過微生物氧化而產(chǎn)生電子。
[0035]本發(fā)明的有益效果:
[0036]I)本發(fā)明能夠利用廢水中的有機(jī)污染物降污產(chǎn)能，且無二次耗能，無二次污染。
[0037]2)本發(fā)明是建立在微生物燃料電池上的一種性能提升手段，利用太陽光作為催化劑提升MFC性能達(dá)I倍以上。
[0038]3)本發(fā)明改性過程簡(jiǎn)單，光催化改性物質(zhì)在使用過程中不直接接觸反應(yīng)界面，因此使用壽命長(zhǎng)久。
【附圖說明】
[0039]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)及部件分解示意圖。
[0041]圖3是本發(fā)明光電-微生物復(fù)合陽極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖4是實(shí)施例1產(chǎn)生電能的提升效果圖。
[0043]圖中所示附圖標(biāo)記如下:
[0044]1-陽極室2-陰極室3-進(jìn)出水管
[0045]4-光電-微生物復(fù)合陽極5-離子交換膜6-陰極
[0046]
[0047]401-石英玻璃層402-光催化層403-導(dǎo)電基底層
[0048]404-生物兼容層。
【具體實(shí)施方式】
[0049]如圖1?3所示，一種微生物燃料電池，包括陽極室I和陰極室2，陽極室和陰極室上設(shè)置有進(jìn)出水管3，陽極室與陰極室由離子交換膜5隔開，陽極室內(nèi)裝配光電-微生物復(fù)合陽極4，陰極室內(nèi)裝配陰極6，陰極6采用常規(guī)電極，例如石墨板。
[0050]光電-微生物復(fù)合陽極的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由石英玻璃層401、光催化層402、導(dǎo)電基底層403和生物兼容層404依次疊置組成，生物兼容層外覆蓋生物膜。石英玻璃層的厚度為I?20mm,電基底層的厚度為0.1mm?1cm。
[0051]導(dǎo)電基底層選用導(dǎo)電性良好的可塑性不透水材料，優(yōu)選為碳系板、不銹鋼板或鈦板，碳系板優(yōu)選為石墨板。
[0052]生物兼容層選用比表面積大、導(dǎo)電性好已經(jīng)生物兼容性好的材料，優(yōu)選為聚合物、碳系材料、親水性層或正電離子層，本實(shí)施方式中優(yōu)選為親水性改性，選用物質(zhì)為苯基苯酚。
[0053]本實(shí)施方式中光電-微生物電極材料組成及制作過程如下:
[0054]I)選取石墨板作為電極導(dǎo)電基底材料；
[0055]2)將電極基底材料拋光并浸泡在亞鐵離子溶液中；
[0056]3)對(duì)電極基底施加1.2V電勢(shì)持續(xù)15分鐘；
[0057]4)取出洗凈，并于500度高溫處理2小時(shí)；
[0058]5)電極未改性面再次拋光洗凈；
[0059]6)電極未改性面涂抹表面活性劑(即浸泡在20%苯基苯酚30min)，進(jìn)行親水性改性，后清洗。
[0060]本發(fā)明的燃料電池處理生活污水的工藝流程如下:
[0061]生活污水進(jìn)入陽極室，在微生物作用下有機(jī)物被降解產(chǎn)生電子；復(fù)合陽極光催化面在實(shí)驗(yàn)室模擬太陽光照射下，分離成電子和空穴，電子經(jīng)過外電路回流到陰極，光催化面剩余大量空穴，空穴通過陽極基底從覆蓋生物膜的生物兼容層奪取電子，但是在光作用下再次分離并導(dǎo)入到陰極，如此循環(huán)形成了一個(gè)電極主動(dòng)奪取電子的過程提高產(chǎn)能。
[0062]實(shí)施例1中生活污水COD為2000，陰陽極室分別為45ml，電極間距為8cm，離子交換膜采用Naf1n 117質(zhì)子交換膜，微生物采用經(jīng)過5個(gè)月馴化的產(chǎn)電菌。該實(shí)施例產(chǎn)電性能提升效果如圖4所示。采用本發(fā)明裝置，產(chǎn)電啟動(dòng)過程縮短為2天，穩(wěn)定時(shí)最大電流是普通MFC產(chǎn)電性能的2倍以上，性能提升顯著。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光電-微生物復(fù)合陽極微生物燃料電池，包括由離子交換膜阻隔的陽極室和陰極室，所述陽極室和陰極室由導(dǎo)線外接蓄電池相連，所述陽極室內(nèi)裝配光電-微生物復(fù)合陽極，所述陰極室盛裝陰極室溶液，其特征在于，所述光電-微生物復(fù)合陽極由石英玻璃層、光催化層、導(dǎo)電基底層和生物兼容層依次疊置組成，所述生物兼容層外覆蓋生物膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述光電-微生物復(fù)合陽極微生物燃料電池，其特征在于，所述光催化層的材料為禁帶寬度為0-2.SeV的光催化材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述光電-微生物復(fù)合陽極微生物燃料電池，其特征在于，所述導(dǎo)電基底層為碳系板、不銹鋼板或鈦板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述光電-微生物復(fù)合陽極微生物燃料電池，其特征在于，所述生物兼容層為聚合物、碳系材料、親水性層或正電離子層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述光電-微生物復(fù)合陽極微生物燃料電池，其特征在于，所述石英玻璃層的厚度為l_20mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述光電-微生物復(fù)合陽極微生物燃料電池，其特征在于，所述陰極室溶液為鐵氰化鉀溶液、高錳酸鉀溶液或重鉻酸鉀溶液，與之配合的離子交換膜為陽離子交換膜或質(zhì)子交換膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述光電-微生物復(fù)合陽極微生物燃料電池，其特征在于，所述陰極室溶液為酸性離子液體或含有硝酸鹽的離子液體，與之配合的離子交換膜為陰離子交換膜。
8.一種利用權(quán)利要求1所述光電-微生物復(fù)合陽極微生物燃料電池進(jìn)行污水處理的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將生活污水送入陽極室，生物膜中的微生物降解污染物產(chǎn)生電子； (2)自然光照射光電-微生物復(fù)合陽極的光催化面致使空穴電子分離，電子轉(zhuǎn)移至陰極形成回路，而陽極剩余大量空穴； (3)空穴奪取陽極另一側(cè)生物膜所產(chǎn)電子； 循環(huán)步驟(I)?(3)產(chǎn)生電能，儲(chǔ)存在蓄電池中；凈化處理后的凈水排出。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光電-微生物復(fù)合陽極微生物燃料電池及處理生活污水的方法，包括由離子交換膜阻隔的陽極室和陰極室，所述陽極室和陰極室由導(dǎo)線外接蓄電池相連，所述陽極室內(nèi)裝備光電微生物復(fù)合陽極，所述光電-微生物復(fù)合陽極由石英玻璃層、光催化層、導(dǎo)電基底層和生物兼容層依次疊置組成，所述生物兼容層外覆蓋生物膜。本發(fā)明從主動(dòng)奪取微生物所產(chǎn)電子的方式對(duì)陽極進(jìn)行改性，從而獲取了高效率的微生物燃料電池，且由于改性物質(zhì)未接觸溶液，因此被腐蝕性極小，壽命長(zhǎng)，成本低廉。在運(yùn)行過程中僅通過太能光能做催化，無二次能源投入，無二次污染輸出。
【IPC分類】C02F3-34, H01M4-90, H01M8-16
【公開號(hào)】CN104701561
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510059815
【發(fā)明人】馮華軍, 梁禹翔, 沈東升, 莫涵, 王炎峰, 李娜
【申請(qǐng)人】浙江工商大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日