【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及微生物催化、光電效應、廢水處理以及電催化，屬于微生物電化學、光催化，特別是一種光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法。
技術介紹
1、微生物電解池產氫是在外加小電壓條件下，利用生長在陽極的電活性菌將廢水中的有機物氧化成二氧化碳和質子再將電子經外電路傳遞到陰極與質子結合生成清潔能源-氫氣。因此，微生物電解池在廢水處理，回收污水中化學能與有價產品同步生產清潔能源(如氫氣)領域展示著廣闊前景。
2、限制微生物電解池產氫速率的主要因素有電極材料、反應器構型、電解液理化性質等。電極材料影響系統內阻，析氫反應過電位、反應速率。鉑對析氫反應具有高效的催化活性，能夠降低陰極產氫過電位。但是鉑為貴金屬產量少且價格昂貴，在硫化物存在的情況下容易與其反應導致催化活性降低。
3、隨著人們對電子產品需求的增加，電路板產業迅速發展。電路板制作過程中通過含硫化合物，有機物保持蝕刻過程的穩定同時需要蝕刻液除去電路板上不需要的金屬。經過多次使用的蝕刻液失去蝕刻能力，從而形成蝕刻液廢水。目前處理這類水的方法主要為物理法和化學法。物理法主要是反滲透，超聲等去除水中的重金屬。化學法主要是電化學和浮選。電化學法通過原電池或者電解池回收處理水中重金屬。目前針對蝕刻液末端廢水的處理方法更多注重重金屬的處理，廢水中的有機物、氮、硫化物等物質還需要使用其他方法進一步處理。廢水直接排放到污水廠會對常規處理的處理產生沖擊，此外還需要收取額外的費用。
4、當前光助微生物電解池僅局限于單純難降解有機物或單純重金屬的回收，并沒有結合
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法，解決上述
技術介紹
中提出的問題。本專利技術光助微生物電解池集電解水產氫，光催化產氫以及微生物電解池產氫之長，克服光催化產氫光催化劑不穩定的缺點同時降低微生物電解池產氫所需要的能耗，同時回收蝕刻液末端廢水中的重金屬礦化難降解有機物，是一種清潔、高效、低耗的處理廢水同時產氫方式。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法，包括如下步驟：
4、s1：用穩定運行的雙室微生物燃料電池陽極液與氮氣曝氣除去溶解氧后與蝕刻液末端廢水混合加入反應器中定期更換溶液，直到陽極電位穩定；
5、s2：在電極兩端用直流電源外加電壓馴化，直到陰極電勢降低，陽極馴化完成；
6、s3：光陰極采用較窄的禁帶寬度能夠吸收可見光、穩定的化學性質的光催化材料與另一種帶隙較寬的材料形成復合材料，在外加電壓條件下制氫的同時使有機物礦化并去除鎳離子，其中，光催化材料為znfe2o4與g-c3n4混合形成的復合材料。
7、前述的光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法中，所述s1，用穩定運行1年的微生物燃料電池陽極液與蝕刻液末端廢水分別以?9：1、?8：2、?7：3、6：4、5：5、4：5、3：7、2：8、1：9、10：0比例加入反應器中，其中，每種比例以?2-4?天為周期更換溶液，直到陽極電位穩定在-0.22v至-0.26v。
8、前述的光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法中，先用穩定運行1年的微生物燃料電池陽極液與營養液1：1混合加入反應器中以2天為周期更換溶液，直到陽極電位穩定在-0.24v。再用培養好的穩定運行1年的微生物燃料電池陽極液與蝕刻液末端廢水分別以?9：1、?8：2、?7：3、6：4、5：5、4：5、3：7、2：8、1：9、10：0比例加入反應器中，其中，每種比例以?3?天為周期更換溶液，直到陽極電位穩定在-0.24v。
9、前述的光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法中，所述s2，是在電極兩端用直流電源外加0.28-0.32?v電壓馴化，直到陰極電勢降低至0.45-0.55v，陽極馴化完成。
10、前述的光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法中，在電極兩端用直流電源外加0.3v電壓馴化，直到陰極電勢降低至0.5v，陽極馴化完成。
11、前述的光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法中，所述s3中，光陰極選用導帶能低于析氫標準氧化還原電位的光催化材料。
12、前述的光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法中，所述s3中，外加電壓為0.4-0.9v。
13、前述的光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法中，所述外加電壓為0.6v。
14、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
15、1.本專利技術光助微生物電解池集電解水產氫，光催化產氫以及微生物電解池產氫之長，克服光催化產氫光催化劑不穩定的缺點同時降低微生物電解池產氫所需要的能耗，同時回收蝕刻液末端廢水中的重金屬礦化難降解有機物，是一種清潔、高效、低耗的處理廢水同時產氫方式。
16、2.本專利技術在太陽能利用最大化的最優0.6v電壓條件下，電壓對金屬鎳去除基于電能和有機物輸入能量回收效率和產氫基于電能和有機物輸入能量回收效率最高分別為（48.1?±?5.1%,53.3?±?3.6%），較高外電壓下的電能利用不充分，導致回收率偏低，因此從能耗角度考慮后續實驗均采用0.6v外加電壓。
17、3.本專利技術s1步驟是用穩定運行1年的微生物燃料電池陽極液與營養液1：1混合加入反應器中以2天為周期更換溶液，直到陽極電位穩定在-0.24v，本步驟用穩定運行的微生物燃料電池陽極液與營養液混合加入反應器中，并定期更換溶液是為了給產電微生物提供營養，使其分泌胞外聚合物在電極上形成均勻穩定的生物膜，由于菌種來自不外加電壓的微生物燃料電池，而微生物電解池是需要外加電壓的設備，電壓對于原始菌群來說是一種外界環境壓力，需要逐步施加外加電壓才能篩選出能夠在電壓存在下的生存的產電微生物菌群。富集能夠在電壓條件下產電的菌群可使陰極陽極間電位差增大，利于產氫。所以，經研究本專利技術步驟s2是在電極兩端用直流電源外加0.3?v電壓馴化，直到陰極電勢降低至0.5v，陽極馴化完成；其中，陰極電壓降低為0.5v，直流電源外加0.3v,陽極電壓為0.2v，與理論的0.3v接近，所以可以認為是馴化完成。
18、4.本專利技術s1步驟是用穩定運行1年的微生物燃料電池陽極液與蝕刻液末端廢水分別以?9：1、?8：2、?7：3、6：4、5：5、4：5、3：7、2：8、1：9、10：0比例加入反應器中，其中，每種比例以?2-4?天為周期更換溶液，直到陽極電位穩定-0.22v至-0.26v。由于陽極電活性菌氧化有機物產電，陽極電位為-0.3v左右，?ni2+的標準氧化還原電位為-0.25v，考慮到過電位，施加一個較低的電位在陰極將ni2+還原為鎳單質。
19、5.光助微生物電解池運行24小時后難降解有機物礦化率為70.4±1.2%，出水濃度為97.6±3.82本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法，其特征在于：所述S1，用穩定運行1年的微生物燃料電池陽極液與蝕刻液末端廢水分別以?9：1、?8：2、?7：3、6：4、5：5、4：5、3：7、2：8、1：9、10：0的比例加入反應器中，其中，每種比例以?2-4?天為周期更換溶液，直到陽極電位穩定在-0.22V至-0.26V。
3.根據權利要求2所述的一種光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法，其特征在于：前述的光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法中，用穩定運行1年的微生物燃料電池陽極液與蝕刻液末端廢水分別以?9：1、?8：2、?7：3、6：4、5：5、4：5、3：7、2：8、1：9、10：0比例加入反應器中，其中，每種比例以3天為周期更換溶液，直到陽極電位穩定在-0.24V。
4.根據權利要求1所述的一種光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法，其特征在于：所述S2，是在電極兩端用直流電源外加0.28-0.32?V電壓馴化
5.根據權利要求4所述的一種光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法，其特征在于：在電極兩端用直流電源外加0.3?V電壓馴化，直到陰極電勢降低至0.5V，陽極馴化完成。
6.根據權利要求1所述的一種光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法，其特征在于：所述S3中，光陰極選用導帶能低于析氫標準氧化還原電位的光催化材料。
7.根據權利要求6所述的一種光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法，其特征在于：所述S3中，外加電壓為0V-0.9V。
8.根據權利要求7所述的一種光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法，其特征在于：所述外加電壓為0.6V。
...【技術特征摘要】
1.一種光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法，其特征在于：所述s1，用穩定運行1年的微生物燃料電池陽極液與蝕刻液末端廢水分別以?9：1、?8：2、?7：3、6：4、5：5、4：5、3：7、2：8、1：9、10：0的比例加入反應器中，其中，每種比例以?2-4?天為周期更換溶液，直到陽極電位穩定在-0.22v至-0.26v。
3.根據權利要求2所述的一種光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法，其特征在于：前述的光助單室微生物電解池處理蝕刻液廢水的制氫方法中，用穩定運行1年的微生物燃料電池陽極液與蝕刻液末端廢水分別以?9：1、?8：2、?7：3、6：4、5：5、4：5、3：7、2：8、1：9、10：0比例加入反應器中，其中，每種比例以3天為周期更換溶液，直到陽極電位穩定在-0.24v。
【專利技術屬性】
技術研發人員：宋世萍，鄧勰，王瑾，安旭剛，程強，
申請(專利權)人：中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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