[发明专利]一种嗜酸微生物燃料电池以及嗜酸微生物的培养方法

说明书

技术领域

本发明涉及微生物浸矿领域，具体地，本发明涉及一种嗜酸微生物燃料电池以及嗜酸微生物的培养方法。

背景技术

生物冶金是一种很有前途的新工艺，投资少，能耗低，试剂消耗少，能经济地处理低品位、难处理的矿石，如金、锰、铜、镍、锌等适合用微生物进行冶炼，参与微生物冶金的微生物有很多种，主要有以下几种：氧化硫硫杆菌、排硫杆菌、脱氨硫杆菌和一些异养菌、氧化亚铁硫杆菌等。目前正在从事细菌氧化工艺研究的科研单位不低于十家，先后有中国科学院微生物研究所、地矿部陕西地矿局以及包括中南大学在内几十家单位开展了这方面的研究，取得了可喜的成果。但对于浸矿用微生物的培养问题并没有好的解决方法。本领域现有技术大多采用直接从金属硫化矿及煤矿的酸性矿坑水中取样，再接种至一定量的9K培养基中进行静置培养。此方法培养时间长，菌种比较杂。

微生物燃料电池是以微生物为催化剂，将化学能直接转化为电能的装置。目前微生物燃料电池使用的菌种大多数为中性菌。而对于微生物燃料电池应用的研究，现在主要是利用其进行污水的处理。本发明基于利用无机物作能源而组装的嗜酸微生物燃料电池，可达到培养浸矿用的细菌同时产电的目的，另外可以进一步筛选培育嗜热、嗜冷、嗜酸、嗜碱和耐磨、抗毒等专用菌种。

发明内容

本发明的目的是为解决上述现有浸矿用细菌培养的问题，提供一种嗜酸微生物燃料电池。

本发明的另一目的是为解决上述现有浸矿用细菌培养的问题，提供一种嗜酸微生物培养方法。

本发明的嗜酸微生物燃料电池，其中，所述电池以嗜酸菌培养液作为阳极溶液，空气为阴极。

根据本发明的嗜酸微生物燃料电池，其中，所述嗜酸菌为氧化硫硫杆菌、排硫杆菌、脱氨硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌中的一种或几种。

根据本发明的嗜酸微生物燃料电池，其中，所述嗜酸菌培养液pH值在1～6，优选地，pH值在1.8～2.3。

根据本发明的嗜酸微生物燃料电池，其中，所述嗜酸菌培养液的培养基优选为9K培养基。

根据本发明的嗜酸微生物燃料电池，其中，所述嗜酸微生物燃料电池的运行温度为0～55℃，优选地，运行温度为28～35℃。

根据本发明的嗜酸微生物燃料电池，其中，所述嗜酸微生物燃料电池采用无膜结构。

根据本发明的嗜酸微生物燃料电池，其中，所述嗜酸微生物燃料电池的电极材料可以包括碳毡、碳布、石墨棒、石墨颗粒或碳纳米管等中的一种。

根据本发明的嗜酸微生物燃料电池，其中，所述的微生物为自养菌，以无机盐作为燃料，所述无机盐为Leathen或9K培养基，优选为9K培养基，其主要成分如下：（NH₄）₂SO₄3.0g/L，KCl0.1g/L，MgSO₄·7H₂O0.5g/L，K₂HPO₄0.5g/L，Ca(NO₃)₂0.01g/L，FeSO₄·7H₂O44.3g/L。

一种基于上述任一嗜酸微生物燃料电池的嗜酸微生物培养方法，包括以下步骤：

1）以嗜酸微生物培养液作为阳极溶液，空气为阴极，组装上升流式或杯式的微生物燃料电池；

2）所述微生物燃料电池采用连续流方式，将新鲜培养基从阳极导入，待培养液由浅绿色变为红棕色后，将其从阴极导出。

使用上述嗜酸微生物培养方法培养的嗜酸微生物可以应用于生物浸矿，具体可以是将矿样加入从嗜酸微生物燃料电池阴极导出的培养好的微生物培养液中，进行浸矿。本发明将浸矿用嗜酸微生物的培养法与生物燃料电池相结合，较现有方法来说具有培养周期短、培养的微生物活性高及同时发电的优势。

附图说明

图1为本发明实施例的嗜酸微生物燃料电池示意图（上升流式）。

图2为本发明的嗜酸微生物燃料电池原理图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，电池的阳极加入接种了T.f菌的9K培养基，阴极为空气，石墨颗粒作为电极，组装成容积为10L的上升流微生物燃料电池，其中，含T.f菌的培养液pH值为1.8，电池周边温度为28～35℃。新鲜的9K培养基由进料口导入，待培养液由浅绿色变为红棕色，将其由出料口导出。