電極材料及催化劑對(duì)微生物燃料電池處理老齡垃圾滲濾液性能影響.pdf

1、垃圾滲濾液中含有大量的有機(jī)污染物、氮化合物、磷化合物、重金屬離子等，若不加以處理，將會(huì)對(duì)土壤資源、水資源安全等造成嚴(yán)重影響。而老齡垃圾滲濾液與年輕垃圾滲濾液相比，成分更為復(fù)雜，可生化性也更差，難于降解，是污水廢水處理的難點(diǎn)。微生物燃料電池(MFC)能在產(chǎn)電的同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢水處理，成為一種新型的污水處理技術(shù)。生物陰極型MFC陰極室和陽(yáng)極室均以微生物為催化劑，且都具有污染物去除能力，能在降低MFC構(gòu)建成本的同時(shí)有效提高污染物去除能力，成為老齡垃

2、圾滲濾液處理的新方向。本文以碳?xì)趾吞疾紴殡姌O材料、老齡垃圾滲濾液為陽(yáng)極底物構(gòu)建了雙室生物陰極型 MFC，考察了電極材料種類對(duì) MFC產(chǎn)電性能和老齡垃圾滲濾液主要污染物去除效果的影響，獲得性能最佳的電極材料組合；同時(shí)，以不同載量的 MnO2/rGO、Pt/C修飾陰極電極構(gòu)建了MFC，考察了不同陰極催化劑修飾MFC對(duì)其產(chǎn)電性能以及老齡垃圾滲濾液中主要污染物去除效果的影響，獲得成本低廉、性能更優(yōu)的MFC陰極催化劑。
　　電極材料是影響M

3、FC性能的重要因素。碳?xì)株?yáng)極碳?xì)株帢O、碳?xì)株?yáng)極碳布陰極、碳布陽(yáng)極碳?xì)株帢O、碳布陽(yáng)極碳布陰極MFC的輸出電壓分別為275、249、294和259 mV，最大功率密度分別為87.00、71.62、95.31和78.70 mW/m3，內(nèi)阻分別為347、332、325和308Ω，化學(xué)需氧量（COD）去除率分別為48.07％、45.93%、58.78%和53.64%，氨氮（NH3-N）去除率分別為54.00%、47.99%、74.38%和63.8

4、3%；上述結(jié)果顯示出，陽(yáng)極材料相同時(shí)，碳?xì)株帢OMFC產(chǎn)電性能和老齡垃圾滲濾液中污染物去除效果好于碳布陰極 MFC，陰極材料相同時(shí)，碳布陽(yáng)極 MFC產(chǎn)電性能和老齡垃圾滲濾液中污染物去除效果好于碳?xì)株?yáng)極 MFC；陰極材料是影響 MFC電壓及功率密度的主要因素，陽(yáng)極材料是影響MFC污染物去除效果的主要因素。
　　陰極反應(yīng)特性是影響MFC性能的重要因素。陰極未負(fù)載催化劑MFC及陰極分別由0.5 mg/cm2 MnO2/rGO、1.0 mg

5、/cm2 MnO2/rGO和0.5 mg/cm2 Pt/C修飾的三個(gè)MFC，輸出電壓分別為322、351、372和384mV，最大功率密度分別為102、143、194和217 mW/m3，內(nèi)阻分別為396、310、264和239Ω，COD去除率分別為47.61%、53.32%、58.68%和61.66%，NH3-N去除率分別為72.69%、75.42%、76.64%和78.64%；與陰極未負(fù)載催化劑的MFC相比，陰極負(fù)載催化劑的MFC產(chǎn)

6、電性能及對(duì)老齡垃圾滲濾液中污染物去除效果均有提高，表明 MnO2/rGO可作為改善MFC性能的陰極催化劑。當(dāng)MnO2/rGO載量為1.0 mg/cm2時(shí)MFC的輸出電壓較陰極未負(fù)載催化劑MFC高50 mV，最大功率密度提升90.2%（接近一倍）， COD去除率提高了23.3%；1.0 mg/cm2 MnO2/rGO修飾的 MFC的產(chǎn)電性能和污染物去除效果與0.5 mg/cm2 Pt/C修飾的 MFC接近，但構(gòu)建成本卻大大降低，說(shuō)明MnO