活性炭空氣陰極MFCs產(chǎn)電優(yōu)化及其在廢水處理中的應(yīng)用.pdf

1、伴隨時(shí)代的進(jìn)步，科技也在不斷地向前發(fā)展，人類賴以生存的主要能源，也將逐漸地被耗盡。科技的發(fā)展，在帶給人類許多方便的同時(shí)，環(huán)境污染隨之加重，給人類帶來(lái)了許多未知的危害。當(dāng)前的中國(guó)，在抗生素的生產(chǎn)及使用上，數(shù)量十分可觀。現(xiàn)如今，土壤、飲用水和各水生生物體內(nèi)，都或多或少檢測(cè)到抗生素類藥物的存在。它的頻繁出現(xiàn)，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重危害。另外，伴隨有機(jī)化工廠和塑料制造廠未經(jīng)處理的污水排入環(huán)境中的NB濃度很高。因其存在極大的致癌變的可能性，

2、NB已被我國(guó)列為重點(diǎn)去除的污染物之一。傳統(tǒng)方法處理有機(jī)污染物廢水存在一定的缺陷，因此，開(kāi)發(fā)環(huán)境友好的方法去除廢水中有機(jī)污染物是十分值得期待的。此時(shí)，MFC作為一種新的廢水處理技術(shù)被提出來(lái)。微生物燃料電池(MFC)通過(guò)產(chǎn)電菌的新陳代謝過(guò)程，將廢水中的有機(jī)底物進(jìn)行了氧化分解，同時(shí)，轉(zhuǎn)變化學(xué)能為電能的一種新型的產(chǎn)電技術(shù)。根據(jù)MFC操作和功能上的優(yōu)勢(shì)，MFC的主要應(yīng)用領(lǐng)域是發(fā)電和廢水處理等方面。
　　本文從增加電壓輸出和廢水處理兩方面著手

3、，探索串聯(lián)提高M(jìn)FC產(chǎn)電可能性，并以硝基苯、頭孢唑啉鈉為模擬污水底物，考察MFC中頭孢唑啉鈉與硝基苯的去除效果及其產(chǎn)電性能。本課題在構(gòu)建微生物陽(yáng)極燃料電池系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)測(cè)量和分析微生物燃料電池組的可控放電過(guò)程中輸出電壓及電極電勢(shì)的變化，研究了MFC串聯(lián)電池組的性能。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):單個(gè)微生物燃料電池串聯(lián)后形成的電池組電壓增大，但由污泥混合菌源接種的微生物燃料電池系統(tǒng)在內(nèi)阻、輸出電壓和放電時(shí)長(zhǎng)等方面存在著不同程度的差異，個(gè)別電池會(huì)發(fā)生極

4、性反轉(zhuǎn)，出現(xiàn)負(fù)壓值，降低電池組輸出電壓。通過(guò)保護(hù)裝置的串聯(lián)電路可以保護(hù)電池短時(shí)間內(nèi)不會(huì)因發(fā)生電池反轉(zhuǎn)而損壞電池。
　　以單室空氣陰極MFC作為研究對(duì)象，以啤酒廠的污泥作為底料，加入不同濃度的頭孢唑啉鈉、硝基苯的培養(yǎng)液，通過(guò)觀察MFC的陽(yáng)極生物膜掃描電鏡圖，記錄輸出電壓，來(lái)考察頭孢唑啉鈉、硝基苯對(duì)MFC陽(yáng)極生物膜和電池性能的影響，初步了解抗生素、硝基苯對(duì)MFC在處理廢水過(guò)程的影響。研究結(jié)果表明:頭孢唑啉鈉與硝基苯的存在，對(duì)微生物燃料

5、電池的陽(yáng)極生物膜產(chǎn)生了一定的抑制作用，一定濃度范圍內(nèi)對(duì)具有成熟陽(yáng)極生物膜的電池影響不大，電池在保持較高產(chǎn)電功率的基礎(chǔ)上可以有效去除較高濃度的有機(jī)污染物。即當(dāng)通入電池中的硝基苯流速為1.2-14.7 mol·m-3·d-1時(shí)，電池產(chǎn)生的最大功率密度超過(guò)13.7 W·m-3，且硝基苯與苯胺也可以有效地去除;當(dāng)廢水中頭孢唑啉鈉的濃度低于100mg/L時(shí)，穩(wěn)定MFC在保持輸出電壓為0.4 V以上的基礎(chǔ)上，使得頭孢唑啉鈉的去除率達(dá)到80％左右。這