基于“產(chǎn)電-除污”耦合工藝的微生物燃料電池的研究.pdf

1、微生物燃料電池(Microbial fuel cell,MFC)能夠利用微生物作為催化劑將有機(jī)化合物氧化分解,同時(shí)產(chǎn)生電流,將有機(jī)物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,是一種全新的廢水處理技術(shù),具有原料廣泛、反應(yīng)條件溫和、清潔高效等優(yōu)點(diǎn)。由于電鍍廢水中的重金屬離子直接排放到環(huán)境中對(duì)生態(tài)環(huán)境具有很大的危害性,并且是一種資料的浪費(fèi)。重金屬離子具有強(qiáng)氧化性和高氧化還原電位等特點(diǎn),因此具有作為陰極電子受體的可能性,本研究就利用于含重金屬離子廢水作為MFC

2、的陰極,考察電池性能及對(duì)污水處理的效果,這對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本研究采用兩室MFC裝置,利用厭氧微生物作為陽極生物催化劑,蔗糖配成模擬生活污水作為陽極液,為了研究方便電鍍廢水采用自配的單一金屬離子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。首先用銅離子作為電池陰極電子受體,確定其建立MFC的可行性,同時(shí)還考察了石墨、薄碳紙和厚碳紙分別作為陽極材料對(duì)重金屬陰極MFC性能的影響。當(dāng)陰極為銅離子溶液時(shí),石墨的輸出功率和有機(jī)物的降解為最低

3、,當(dāng)陽極采用厚碳紙時(shí),MFC獲得了最大功率密度為16.3mW/m2,并可長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,COD去除率可達(dá)60％,這說明重金屬廢水可以作為MFC的陰極,同時(shí)可以處理有機(jī)廢水。為了進(jìn)一步確定重金屬陰極液對(duì)MFC產(chǎn)電性能的影響,陰極液分別采用銀離子、銅離子和鋅離子溶液作為MFC的陰極液,其初始濃度均配成1000mg/L。結(jié)果表明,鋅離子作為陰極時(shí)MFC的產(chǎn)能效果最不理想,功率密度僅為1.9×10-6mW/m2。陰極為銅離子溶液時(shí),可以獲得相對(duì)