沉積物微生物燃料電池電極修飾及陰離子去除的研究.pdf

1、因?yàn)闆](méi)有質(zhì)子交換膜，沉積物微生物燃料電池（Sediment Microbial Fuel Cell，SMFC）比起普通雙室微生物燃料電池（Microbial Fuel Cell，MFC）電池成本低很多，受到廣大學(xué)者的關(guān)注。本研究結(jié)合石墨烯以及層狀雙氫氧化物（LDH）的特性，將其分別修飾在SMFC的陽(yáng)極和陰極，一方面用于提高SMFC的產(chǎn)電能力，另一方面提高陰極室對(duì)硝酸鹽去除，進(jìn)一步增加沉積物微生物燃料電池在實(shí)際應(yīng)用中作用。使用經(jīng)過(guò)石墨烯和

2、LDH修飾后電極，微生物燃料電池的開(kāi)路電壓達(dá)到了0.75 V，其內(nèi)阻為110Ω，根據(jù)功率密度曲線可以得到，在電流密度為1805 mA/m2時(shí)MFC具有最大輸出功率密度519 mW/m2。最終的去除率能夠達(dá)到74.7％，比空白的增加了近20%。
　　另外研究了直接使用鐵棒而沒(méi)有外電路的反應(yīng)體系的電壓和硝酸鹽氮的去除效果。該體系難以獲得較大的電壓，但是同樣可以去除硝酸鹽氮。結(jié)果顯示，在18天時(shí)間內(nèi)，鐵棒反應(yīng)體系的下降速率明顯的快于空白

3、對(duì)照組的反應(yīng)體系。但是經(jīng)過(guò)20天反應(yīng)之后，兩組的反應(yīng)速率逐漸趨向于一致。最終的去除效率達(dá)到了98.3%，然而對(duì)照組的去除效率僅為79.3%。不同的初始濃度對(duì)于此反應(yīng)體系中硝酸鹽氮的去除效率基本上是相同的。不同的傳遞電子的材質(zhì)，在前12天之內(nèi)處于相同的去除速率，12天之后兩者之間才出現(xiàn)差別，以至于硝酸氮的下降水平有了較為明顯的區(qū)別，而最終的碳棒的去除效率為87.3%。亞硝氮和氨氮在整個(gè)過(guò)程中會(huì)略有增加，但是隨著反應(yīng)體系的運(yùn)行會(huì)逐漸的低于檢

4、出限。這說(shuō)明 NH4+和NO2-僅作為反應(yīng)中間產(chǎn)物生成，硝酸氮直接還原為沒(méi)有污染性的氮?dú)馀欧诺娇諝庵小?br>　　最后，對(duì)兩部分進(jìn)行綜合作用的研究。結(jié)果顯示綜合體系能夠得到的最大電壓可達(dá)0.7 V左右。在硝酸氮的去除效果中，可以看出，綜合體系中的下降速率明顯快于空白。但是經(jīng)過(guò)14天反應(yīng)之后，兩組的反應(yīng)速率又逐漸趨向于一致。最終的去除效率達(dá)到了85.7%。結(jié)果表明，修飾電極和鐵棒在該反應(yīng)體系中有一定的作用，既提高了陰極室中硝酸氮的去除率，