申请日2014.12.22
公开(公告)日2015.04.22
IPC分类号C02F1/46; C25B3/04
摘要
本发明公布了一种回收葡萄糖酸盐废水中葡萄糖酸的生物电化学方法，属于生物电化学领域。本发明使用的方法能够有效回收葡萄糖酸，葡萄糖酸的回收率达到60%。在此过程中通过产电微生物作用，降低产酸能耗，具有生产周期短、能耗低、成本低等优点。
摘要附图
权利要求书
1.一种回收葡萄糖酸盐废水中葡萄糖酸的生物电化学方法，其特征在于包括以下步骤：
①构建生物电化学系统反应器：包括阳极室、酸室、脱盐室以及阴极室，材质为聚乙烯;
②生物电化学系统阳极室内菌种的驯化培养;
③驯化过程中，酸室与阴极室加入1g/L NaCl溶液，脱盐室加入15g/L NaCl溶液。
2.根据权利要求1所述的一种回收葡萄糖酸盐废水中葡萄糖酸的生物电化学方法，其特 征在于，脱盐室加入不同浓度葡萄糖酸钠时系统的电流密度为5～9A/m2。
3.根据权利要求1所述的一种回收葡萄糖酸盐废水中葡萄糖酸的生物电化学方法，其特 征在于，脱盐室加入不同浓度葡萄糖酸钠时系统酸室葡萄糖酸的回收率为35～60%。
4.根据权利要求1所述的一种回收葡萄糖酸盐废水中葡萄糖酸的生物电化学方法，其特 征在于，系统运行时间24h时阳极室COD去除率变化为30～90%。
5.根据权利要求1所述的一种回收葡萄糖酸盐废水中葡萄糖酸的生物电化学方法，其特 征在于，脱盐室加入0.1～0.5mol/L葡萄糖酸钠时系统总能耗变化为1.2～0.5kWh/kg。
说明书
一种回收葡萄糖酸盐废水中葡萄糖酸的生物电化学方法
技术领域
本发明属于生物电化学领域，具体涉及使用一种生物电化学方法从葡萄糖酸盐废 水中回收葡萄糖酸。
背景技术
生物电化学系统是指利用生物催化剂在电极(阳极、阴极)表面发生氧化还原反应， 其目标是在降解废弃物的过程中回收生物能和其他一些具有附加值的化学产品。
在生物电化学系统中，阳极生物膜上的产电菌氧化有机底物，将其氧化成二氧化 碳、质子和电子，电子通过微生物不同的胞外电子传递方式首先传递到阳极上，然后通过 外电路传递到阴极，而质子通过中间的离子交换膜转移到阴极。在阴极，质子和电子与氧 气结合生成水，或与其他电子受体(铁氰化钾、硝酸盐等)在催化的作用下结合，完成产电过 程。
葡萄糖酸及其一系列衍生物(如葡萄糖酸盐、葡萄糖酸-内酯)是一类多用途的重 要有机化工产品，它们作为络合剂，钢铁、铝材、玻璃表面的脱脂剂、洗涤助剂、食品添 加剂和营养增补剂等广泛应用于金属加工、电镀、食品、建筑、纺织、日用化工等领域。 为了获得葡萄糖酸的一系列衍生物，首先必须制备葡萄糖酸，有生物发酵法、均相化学氧 化法、电解氧化法和多相催化氧化法等几种方法。
传统的离子树脂生产葡萄糖酸亚铁盐方法，葡萄糖酸亚铁的制备步骤如下：将钠 型或氢型732强酸性阳离子交换树脂以15～30%硫酸亚铁(每升湿树脂用278g FeSO4·7H2O) 处理，转变成亚铁型树脂备用。将浓度为35%以上的葡萄糖酸钠溶液(含葡萄糖酸钠436g) 以1L/h的速度流过亚铁型阳树脂柱，弃去最初流出液后继续收集，过柱完毕后用适量的 水洗脱柱中残留的葡萄糖酸亚铁，全部流出约800mL，放置结晶。在该工艺处理流程中， 损失的葡萄糖酸盐溶液占高达进柱液体总量的20%以上，而且消耗的能耗比较大，葡萄糖酸 盐废水成分一般比较单一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耗能少、回收效率高的葡萄糖酸盐废水中 回收葡萄糖酸的生物电化学方法。
实现本发明的目的的技术方案是一种回收葡萄糖酸盐废水中葡萄糖酸的生物电化 学方法，包含：
提供一生物电化学系统反应器，组成包括一阳极、一阴极及双极膜、阴阳离子交 换膜，阴阳级之间被三种膜分隔成阳极室、酸室、脱盐室、阴极室。
将一定比例的基质注入阳极室。
将一定的葡萄糖酸注入酸室。
将一定的葡萄糖酸钠废水注入脱盐室。
将一定的氯化钠溶液注入阴极室。
对该生物电化学系统施加一外加电压，以使脱盐室中的葡萄糖酸根和钠离子发生 定向移动。
本发明一种回收葡萄糖酸盐废水中葡萄糖酸的生物电化学方法其优点在于：(1) 该发明利用生物电化学方法回收葡萄糖酸盐废水中葡萄糖酸，在产酸的同时并同时产电， 降低了产酸的电能能耗;(2)该发明提高了葡萄糖酸盐废水中葡萄糖酸的回收效率且没有 其它副产物;(3)该发明降低了传统葡萄糖酸生产方法的成本，同时缩短了生产周期。