专利摘要

本实用新型公开了一种利用微生物电化学系统再生金、银催化剂的反应装置，圆形底板上固定安装有上端敞口的圆筒状壳体和位于圆筒状壳体内并且上端带有阴极室顶盖的圆筒状阴离子交换膜；阳极室内安装有阳极材料，阴极室内安装有作为目标催化剂载体的板状阴极材料。在无需添加其他药剂的较小溶液体积内实现金、银催化剂的再生，大大减少了水的消耗和水处理相关联的成本。经过实验测算，金、银富集率为95‑99%，装置至少稳定运行2000h。利用本实用新型能够将反应后阴极材料经过简单的清洗、干燥后直接获得金银催化剂产品。

权利要求

1.利用微生物电化学系统再生金、银催化剂的反应装置，其特征在于反应装置包括圆形底板（2），圆形底板（2）上固定安装有上端敞口的圆筒状壳体（3）和位于圆筒状壳体（3）内并且上端带有阴极室顶盖的圆筒状阴离子交换膜（10）；阴离子交换膜（10）内部空间为阴极室，圆筒状壳体（3）与阴离子交换膜（10）之间的环形空间为阳极室；圆筒状壳体（3）上分别安装有与所述阳极室相通的阳极室进水管（13）和阳极室出水管（5）；圆形底板（2）上安装有与所述阴极室相通的阴极室进水管（14），阴极室顶盖上安装有与所述阴极室相通的阴极室出水管（9）；阳极室内固定安装有阳极材料（4），阴极室内安装有作为目标催化剂载体的板状阴极材料（12），其中板状阴极材料（12）为多块板材。

2.如权利要求1所述的利用微生物电化学系统再生金、银催化剂的反应装置，其特征在于：反应装置还包括分别连接阳极材料（4）和板状阴极材料（12）的外电路（7）；其中阳极材料（4）通过阳极导线（6）连接外电路（7）；外电路（7）还连接有阴极导线（8）。

3.如权利要求2所述的利用微生物电化学系统再生金、银催化剂的反应装置，其特征在于：板状阴极材料上端部连接在导电棒（11）上，导电棒（11）连接所述阴极导线（8）；多块板状阴极材料（12）通过导电棒（11）悬挂在阴极导线（8）下端。

4.如权利要求2所述的利用微生物电化学系统再生金、银催化剂的反应装置，其特征在于：阴极室内放置有阴极板安装架（15），该阴极板安装架（15）包括底端圆盘（15-1）以及固定安装在底端圆盘（15-1）中心轴位置的安装柱（15-2）；底端圆盘（15-1）上开设有通孔（15-1-1）用于穿过阴极室进水管（14）；安装柱（15-2）的侧面开设有数量与板状阴极材料数量相同的纵向卡槽（15-2-1），所述板状阴极材料（12）内侧边对应卡入纵向卡槽（15-2-1）中实施固定，板状阴极材料（12）上端部连接所述阴极导线（8）。

5.如权利要求2或3或4所述的利用微生物电化学系统再生金、银催化剂的反应装置，其特征在于：所述的阳极导线（6）和阴极导线（8）均为钛丝导线。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用微生物电化学系统再生催化剂的反应装置。

背景技术

金、银催化剂作为贵金属催化剂的代表，具有转化速度快、选择性高的优势，在化学工业，尤其精细化工、医药及能源等领域，已得到广泛应用。实际使用中，催化剂常因磨损流失、积碳结垢、中毒失活等问题，导致失效报废。基于可持续发展理念和原子经济性原则，通常需要对废催化剂中的金、银等贵金属进行富集回收，再重新制备成新催化剂使用。这既可避免废催化剂中贵（重）金属处理不当带来的环境问题，更是关系到整体催化工艺是否绿色、经济的重要环节。

常用的贵金属富集回收方法主要有火法和湿法两大类。由于火法存在工艺流程长、成本高、回收率低的问题，故现一般多采用湿法，即先选择性溶解贵金属，再通过吸附分离、燃烧、氧化消解或沉淀等技术实现其富集回收。其中，吸附分离法（例如：CN201310549957.7、US 4723998）是采用无机物或离子交换树脂等对贵金属溶解液进行吸附分离，但大多数吸附剂存在吸附不完全、选择吸附性较差、不可循环再生等缺点；燃烧法（例如：CN 107338359A、CN 103060568B）是对贵金属溶解液进行处理后，再经燃烧、除杂来实现回收，该方法的优点是效率高，但是在燃烧过程中存在高能耗、高污染的缺点；沉淀法（例如：US 3957505、CN 201711104014.8）则大多存在回收工艺复杂、水耗量大、药剂成本高的弊端。

申请公布号为CN 103820811A的中国专利申请公开了一种“用微生物燃料电池从含铜废水中回收单质铜的方法”，属于电化学方法回收废液中金属的方法，实现了含铜废水中铜单质的富集回收，但这种方法方法只能获得金属单质，并不能直接得到金属催化剂。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种利用微生物电化学系统再生金、银催化剂的反应装置，利用筒状微生物燃料电池作为反应装置，在无需额外提供能源的条件下，直接获得金、银催化剂。

本实用新型的技术方案如下：

利用微生物电化学系统再生金、银催化剂的反应装置，其特征在于反应装置包括圆形底板，圆形底板上固定安装有上端敞口的圆筒状壳体和位于圆筒状壳体内并且上端带有阴极室顶盖的圆筒状阴离子交换膜；阴离子交换膜内部空间为阴极室，圆筒状壳体与阴离子交换膜之间的环形空间为阳极室；圆筒状壳体上分别安装有与所述阳极室相通的阳极室进水管和阳极室出水管；圆形底板上安装有与所述阴极室相通的阴极室进水管，阴极室顶盖上安装有与所述阴极室相通的阴极室出水管；阳极室内固定安装有阳极材料，阴极室内安装有作为目标催化剂载体的板状阴极材料，其中板状阴极材料为多块板材。

反应装置还包括分别连接阳极材料和板状阴极材料的外电路；其中阳极材料通过阳极导线连接外电路；外电路还连接有阴极导线。

优选的板状阴极材料安装方式之一：板状阴极材料上端部连接在导电棒上，导电棒连接所述阴极导线；多块板状阴极材料通过导电棒悬挂在阴极导线下端。

优选的板状阴极材料安装方式之二：阴极室内放置有阴极板安装架，该阴极板安装架包括底端圆盘以及固定安装在底端圆盘中心轴位置的安装柱；底端圆盘上开设有通孔用于穿过阴极室进水管；安装柱的侧面开设有数量与板状阴极材料数量相同的纵向卡槽，所述板状阴极材料内侧边对应卡入纵向卡槽中实施固定，板状阴极材料上端部连接所述阴极导线。

进一步优选地，所述的阳极导线和阴极导线均为钛丝导线。

本实用新型的积极效果在于：

第一、本实用新型在无需添加其他药剂的较小溶液体积内实现金、银催化剂的再生，大大减少了水的消耗和水处理相关联的成本。经过实验测算，金、银富集率为95-99 %，装置至少稳定运行2000 h。利用本实用新型能够将反应后阴极材料经过简单的清洗、干燥后直接获得金银催化剂产品。

第二、在设置有阴极板安装架的技术方案中，阴极板安装、拆卸方便，并且多块阴极板位置相对固定，不会受到阴极室内液体的扰动。

附图说明

图1是本实用新型实施例的整体结构示意图。

图2是本实用新型实施例阴极板安装架的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型。

如图1，本实用新型的实施例为套筒状结构的反应器，反应器包括作为封闭底端的圆形底板2，圆形底板2上固定安装有上端敞口的圆筒状壳体3和位于圆筒状壳体3内并且上端带有阴极室顶盖的圆筒状阴离子交换膜10，圆形底板2下侧安装有支架1。阴离子交换膜10内部空间为阴极室，圆筒状壳体3与阴离子交换膜10之间的环形空间为阳极室。圆筒状壳体3下端部一侧安装有与所述阳极室相通的阳极室进水管13，上端部一侧安装有与所述阳极室相通的阳极室出水管5，阳极室进水管13和阳极室出水管5一般位于圆筒状壳体3的相对两侧。圆形底板2上安装有与所述阴极室相通的阴极室进水管14，阴极室顶盖上安装有与所述阴极室相通的阴极室出水管9。阳极室内固定安装有阳极材料4，阴极室内安装有作为目标催化剂载体的板状阴极材料12，其中板状阴极材料12为多块板材。

本实用新型的实施例还包括外电路7，阳极材料4通过阳极导线6连接外电路7，板状阴极材料12通过阴极导线8连接外电路7。阳极导线6和阴极导线8均为钛丝导线。

多块板状阴极材料12的一种安装方式如图1，每一板状阴极材料上端部分别连接在导电棒11上，导电棒11连接所述阴极导线8，多块板状阴极材料12通过导电棒11悬挂在阴极导线8下端。

多块板状阴极材料12的另一种安装方式如图2，阴极室内放置有阴极板安装架15，该阴极板安装架15包括底端圆盘15-1以及固定安装在底端圆盘15-1中心轴位置的安装柱15-2。底端圆盘15-1上开设有通孔15-1-1用于穿过阴极室进水管14。安装柱15-2的侧面开设有数量与板状阴极材料数量相同的纵向卡槽15-2-1，所述板状阴极材料12内侧边对应卡入纵向卡槽15-2-1中实施固定，板状阴极材料12上端部分别与阴极导线8相连接。

使用时所述阴极室内充满阴极液，阳极室内充满阳极液。

（1）、微生物阳极的启动：先接种所需的接种源，用阳极培养基作为底物，并在厌氧的条件下驯化。在启动装置时，阳极加入活性污泥，阴极内为一定浓度的金、银单一或多种溶解液。采用续批式的启动方式，阳极液需要定期补充营养元素，阴极液不需更换。当外电路电压达到设定值稳定两个运行周期时，标志启动成功。

（2）、在阴极室添加废金、银催化剂混合溶解液，板状阴极材料12作为目标催化剂载体。采用序批式换水，换水周期为24h，每周期结束后，阴极室更换新的溶液，阳极液不更换，并采集监测外电阻两端电压。反应结束后，将板状阴极材料12取下经蒸馏水、无水乙醇洗涤并经真空干燥，获得再生阴极材料负载Au催化剂、Ag催化剂或者Au/Ag双金属催化剂。

利用微生物电化学系统再生金、银催化剂的反应装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。