同步廢水處理及產(chǎn)能的微生物燃料電池.pdf

1、微生物燃料電池(MFC)作為一種新型的廢水處理技術(shù)，可以在處理廢水的同時回收電能。本研究采用雙室微生物燃料(DMFC)和上流式單室微生物燃料電池(USMFC)對電池性能的影響因素和廢水處理效果進行了研究，并對USMFC在啤酒廢水處理中的應用進行了初步探討。 研究以石墨板為陰極，泡沫鎳為陽極構(gòu)建了雙室微生物燃料電池(DMFC)，考察了鐵氰化鉀和過氧化氫作為陰極電子受體時各影響因素對電池性能的影響。研究結(jié)果表明：在一定濃度范圍內(nèi)，增

2、加陰極電子受體濃度，有利于提高電池的開路電壓和輸出功率；pH值減小，電池的輸出功率增大，內(nèi)阻減小。鐵氰化鉀濃度為10000mg/L，pH值為7時，DMFC的開路電壓為721mV，最大輸出功率為4061mW/m3，內(nèi)阻為151Ω。過氧化氫濃度為1000mg/L、pH值為2時，DMFC的開路電壓為942mV，最大輸出功率為6778mW/m3，內(nèi)阻為192Ω。 以空氣電極為陰極，顆?；钚蕴繛殛枠O構(gòu)建了上流式單室微生物燃料電池(USMF

3、C)。在連續(xù)運行條件下研究了電解質(zhì)(KCl)濃度、葡萄糖濃度和水力停留時間(HRT)對電池性能(開路電壓、輸出功率和內(nèi)阻)和廢水處理效果的影響。研究表明：電池的性能隨著電解質(zhì)投加量的增加和葡萄糖濃度的增大而逐漸提高；葡萄糖濃度和輸出功率之間的關系可用Monod方程形式描述，其中半飽和常數(shù)為110mg/L，最大輸出功率為21585mW/m3；在一定范圍內(nèi)增大水力停留時間可同時提高電池的性能和COD的去除率。葡萄糖模擬廢水濃度為850mg/

4、L，HRT為8h條件下，USMFC的最大輸出電壓為0.915V，最大輸出功率為44.3 W/m3，COD去除率為45％。對USMFC降解廢水的反應動力學的初步研究表明：廢水中有機物的降解符合表觀擬一級反應動力學。 USMFC應用于啤酒廢水處理的實驗研究表明：負載電阻越小，庫倫效率和COD去除量越高：可用Monod方程形式描述啤酒廢水濃度與電池最大輸出功率之間的關系，其半飽和常數(shù)為286mg/L，最大輸出功率為15473mW/m