CN104313063A - 一种从甲酸盐废水中回收甲酸的方法 - Google Patents

一种从甲酸盐废水中回收甲酸的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104313063A
CN104313063A CN201410529239.8A CN201410529239A CN104313063A CN 104313063 A CN104313063 A CN 104313063A CN 201410529239 A CN201410529239 A CN 201410529239A CN 104313063 A CN104313063 A CN 104313063A
Authority
CN
China
Prior art keywords
formate
formic acid
room
desalination
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410529239.8A
Other languages
English (en)
Inventor
刘广立
杨昆鹏
骆海萍
张仁铎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sun Yat Sen University
National Sun Yat Sen University
Original Assignee
National Sun Yat Sen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Sun Yat Sen University filed Critical National Sun Yat Sen University
Priority to CN201410529239.8A priority Critical patent/CN104313063A/zh
Publication of CN104313063A publication Critical patent/CN104313063A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/16—Biochemical fuel cells, i.e. cells in which microorganisms function as catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明公布了一种应用于处理含甲酸盐废水生产甲酸的方法，属于生物电化学领域。该方法使用微生物脱盐同步产酸碱池，主要包括采用四室结构，阳极由附着有产电微生物的碳刷组成，阴极采用炭黑、活性炭和乙醇制作，阴阳级间距在4-8cm之间。本发明使用的方法能够有效处理含甲酸盐废水并从中回收甲酸，甲酸盐的去除率达到70％，甲酸的回收率达到40％。在此过程中通过产电微生物将化学能转化为电能，具有制备成本低、内阻小、操作简便的特点，兼顾了经济效益与环保效益。

Description

一种从甲酸盐废水中回收甲酸的方法
技术领域
本发明属于生物电化学领域，是一种将废水中的甲酸盐转化为甲酸，同时利用微生物产电降低能耗的方法。
背景技术
甲酸是一种重要的化工原料，广泛应用于纺织品印染、皮革加工、橡胶加工、青贮饲料和医药等生产中。甲酸市场供不应求，每年只能满足需求量的40％。目前回收甲酸的方法主要包括：萃取法、离子交换法和中和法。这些方法成本高、经济效益差，现在迫切需要一种能耗低、成本少的方法来解决这一难题。
微生物脱盐同步产酸碱池可以在阳极室中利用产电微生物分解有机物，直接将废水中有机物的化学能转化为电能，能耗小、成本低，兼顾了环境效益与经济效益。
该系统阳极微生物分解有机物产生电子和质子，电子通过外电路传递至阴极形成电场，双极膜产生的氢氧根离子进入阳极室，与质子结合使阳极室pH在整个运行周期稳定在6.8-7.2，中室的甲酸盐在电场力作用下，阴离子移动至酸室，与双极膜产生的氢离子结合生成盐酸；在碱室中，氧气、水与电子反应形成氢氧根，中室的阳离子移动至碱室与氢氧根结合生成氢氧化钠。
发明内容
本发明的目的是微生物脱盐同步产酸碱池将废水中的甲酸盐转化为甲酸，在此过程中通过产电微生物将化学能转化为电能，可以降低产甲酸能耗。
阳极位于阳极室内，反应体系的阳极由附着有产电微生物的碳刷组成，阴极采用炭黑、活性炭和乙醇制作，阴阳级间距在4-8cm之间
阳极室中的培养液是添加无机盐、微量元素、维生素的溶液，中室中加入0.2-0.6mol的含甲酸盐的人工废水，操作条件为中性pH、室温、间歇式培养。
本发明具有的有益效果：(1)可利用的有机物种类多。(2)可处理的废水有机物浓度大。(3)能量消耗低。(4)可同时制备其他有经济效益的产品，在处理有机污水的同时还能同步回收制备有机酸。
附图说明
附图1是微生物脱盐同步产酸碱池的结构示意图。
附图2是产电微生物产电曲线示意图。
附图3是微生物脱盐同步产酸碱池处理甲酸盐与甲酸生成浓度随时间变化关系图。其中曲线a表示中室甲酸盐浓度-时间关系，曲线b表示酸室甲酸浓度-时间关系。
附图4是微生物脱盐同步产酸碱池处理甲酸盐总能耗与时间变化关系图。
具体实施方式
如图1所示，应用于产甲酸的微生物脱盐同步产酸碱池是由四室构成。该反应系统中阳极室的阳极为碳刷，产电菌在其上形成产电生物膜，并置于阳极室的基质溶液中。阴极有催化层与扩散层两面，扩散层直接暴露于空气中。含甲酸盐的人工废水直接注入中室上部的进水口，酸室中注入0.06-0.1mol的初始甲酸溶液以保证导电性，碱室中注入浓度为15g/L的氯化钠溶液。
利用本发明的微生物脱盐同步产酸碱池处理含甲酸盐废水，废水中的甲酸盐浓度为0.6mol/L，运行18h后中室中甲酸盐的浓度降低为0.1-0.15mol/L，酸室中产甲酸的浓度为0.25-0.35mol/L。能耗方面：电压为0.8-1.2V时，总能耗为2.0-2.5kWh/kg。

Claims (5)

1.其特征在于该系统由四个室构成，分别为阳极室、酸室、中室、碱室，用双极膜-阴离子交换膜-阳离子交换膜顺次隔开。
2.根据权利要求1所述的微生物脱盐同步产酸碱池，其特征在于位于阳极室的产电微生物分解有机物产生电子和质子，中室加入含甲酸盐的废水，操作条件为中性pH，室温，间歇式培养。
3.根据权利要求1所述的应用于脱盐产酸的微生物脱盐同步产酸碱池，其特征在于能将废水中的甲酸盐转化为甲酸，同时可降低能耗，总能耗为2.8-3.0kWh/kg。
4.根据权利要求1所述的应用于脱盐产酸的微生物脱盐同步产酸碱池，其特征在于酸室中可以获得甲酸浓度为0.2-0.25mol/L。
5.根据权利要求1所述的微生物脱盐同步产酸碱池，其特征在于系统内部总阻抗为90-100欧。
CN201410529239.8A 2014-09-25 2014-09-25 一种从甲酸盐废水中回收甲酸的方法 Pending CN104313063A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410529239.8A CN104313063A (zh) 2014-09-25 2014-09-25 一种从甲酸盐废水中回收甲酸的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410529239.8A CN104313063A (zh) 2014-09-25 2014-09-25 一种从甲酸盐废水中回收甲酸的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104313063A true CN104313063A (zh) 2015-01-28

Family

ID=52368373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410529239.8A Pending CN104313063A (zh) 2014-09-25 2014-09-25 一种从甲酸盐废水中回收甲酸的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104313063A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105236527A (zh) * 2015-10-30 2016-01-13 中山大学 一种废水同步连续脱盐除有机污染物的三维电极装置及方法
CN105253992A (zh) * 2015-11-11 2016-01-20 河南工业大学 电渗析离子交换膜生物反应器去除水中高氯酸盐的方法
CN108380656A (zh) * 2018-01-25 2018-08-10 中国石油大学(北京) 一种重金属土壤的处理装置及其应用
CN115520954A (zh) * 2022-06-23 2022-12-27 威海海洋职业学院 微生物燃料电池在对虾促生长养殖中的应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GUANGLI LIU等: "Malic acid production using a biological electrodialysis with bipolar membrane", 《JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105236527A (zh) * 2015-10-30 2016-01-13 中山大学 一种废水同步连续脱盐除有机污染物的三维电极装置及方法
CN105236527B (zh) * 2015-10-30 2017-08-04 中山大学 一种废水同步连续脱盐除有机污染物的三维电极装置及方法
CN105253992A (zh) * 2015-11-11 2016-01-20 河南工业大学 电渗析离子交换膜生物反应器去除水中高氯酸盐的方法
CN105253992B (zh) * 2015-11-11 2019-03-05 河南工业大学 电渗析离子交换膜生物反应器去除水中高氯酸盐的方法
CN108380656A (zh) * 2018-01-25 2018-08-10 中国石油大学(北京) 一种重金属土壤的处理装置及其应用
CN115520954A (zh) * 2022-06-23 2022-12-27 威海海洋职业学院 微生物燃料电池在对虾促生长养殖中的应用
CN115520954B (zh) * 2022-06-23 2024-03-12 威海海洋职业学院 微生物燃料电池在对虾促生长养殖中的应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sayed et al. Recent progress in environmentally friendly bio-electrochemical devices for simultaneous water desalination and wastewater treatment
Li et al. Efficient treatment of aniline containing wastewater in bipolar membrane microbial electrolysis cell-Fenton system
Sevda et al. Microbial desalination cells as a versatile technology: functions, optimization and prospective
CN102400169B (zh) 一种碱性微生物电解制氢方法
Nam et al. Optimization of catholyte concentration and anolyte pHs in two chamber microbial electrolysis cells
CN103588307B (zh) 一种处理染料废水的方法
CN103922487B (zh) 一种实现污水处理和二氧化碳还原制甲醇的方法
CN101649465B (zh) 一种基于双极膜技术同时制备糠醇和糠酸的方法
CN106784951B (zh) 一种筒状生物阴极微生物脱盐燃料电池脱盐的装置及方法
US10450662B2 (en) Device and method for conversion of carbon dioxide to organic compounds
CN105112934A (zh) 一种四烷基氢氧化铵的制备方法
CN104313063A (zh) 一种从甲酸盐废水中回收甲酸的方法
CN101234961A (zh) 一种应用双极膜电渗析技术制备乳酸的方法
CN110467271A (zh) 一种同步去除硫酸盐并回收单质硫的生物电化学方法
CN104828938B (zh) 一种含磷有机废水多段除磷产磷化氢的装置
CN102701337A (zh) 一种酶电极耦合电絮凝去除有机物的方法及反应器
CN104176823B (zh) 集废水生物处理与促进甲烷回收于一体的微生物电解系统及方法
CN105906029B (zh) 电渗析离子交换膜生物反应器去除水中硝酸盐的方法
CN110484931A (zh) 一种mes生物阴极催化还原co2合成有机物的方法
CN104762635A (zh) 电辅助将乙醇转化为乙酸的同时产甲烷的方法与装置
CN105063108B (zh) 一种生物电渗析生产苹果酸的强化方法
CN104310543A (zh) 电渗析法分离络合态dtpa与硬度离子的方法
CN104593810A (zh) 一种连续流生物电化学系统制备四甲基氢氧化铵的方法
CN103864201A (zh) 一种利用源分离尿液微生物电解制取氢气的方法
CN103739070A (zh) 一种低能耗市政污水回用的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150128